浅析EV-AWD车型驱动电机取舍考量因素
汽车工业作为中国国民经济重要的组成部分，越来越发挥着重要的作用。在国家经济政策刺 激及新能源政策鼓励与新冠疫情的影响下，中国的汽车工业表现较为抢眼。自2018年以来，各制造商相继发布了多款EV车型，但都以SUV为主、轿车为辅，因此，大功率型的全轮驱动AWD系统将成为市场主流。而作为行业标杆的Tesla公司所推出的大功率AWD系统从产品问世至今，一直被各大主机厂（特指国内车企）所模仿或测试。主要针对其传动系统布局与润滑系统为主。下面回归正题，主要为大家介绍高性能AWD EV驱动电机取舍考量因素。从下图可看到，BEV（REEV）的市场表现随着动力电池的价格下探，会逐渐被市场接受，甚至爆发；从图中可看到BEV递增速度已超过其他类型系统。PSA、Renzult、Volvo、JLR等公司推出的电动车型的数量，均呈现上升趋势在发展。所以说春天会到来，只要我们静静等待果实收获的季节即可。大功率EV采用AWD的根本原因在于很难凭借单个电机提高功率上限，因此需要分散布局多个驱动电机来获得更大的功率。较为传统的EV-AWD车型（性价比）均为两个驱动电机（i-PACE、EQC、ES8）；而突出性能、操稳的EV-AWD车型均设计有三个驱动电机或是更多（e-Tron、SH-AWD）。如下图所示。驱动电机性能对比
作为新能源车型，为增大乘坐空间、动力电池的容量，会对前/后机舱的空间进行限制，故电驱系统工程师为满足上层技术指标，通常会从电驱系统的功率密度、载重比、载距比、供电电压等多维度进行设计及考量。从下图可看出，成本最优为PM电机，其次为IM、最差为SR电机；而针对空间方面，PM却为最差，相反SR为最优；功率方面，PM最优，SR最差。而国内EV-AWD车型多采用PM电机，主要是因为成本最低，国内磁铁资源丰富，IM国内技术能力不达标所导致；相反国外却更多搭载IM+PM组合，主要原因为IM驱动电机的拖曳效率相比PM电机损失低。PM驱动电机与IM驱动电机性能差异性主要为：IM无磁铁，因此只有机械摩擦、搅拌阻力且无需考虑高温退磁问题及转子轴的允许温度可以设计的比PM电机的转子轴更高；而PM需要磁铁才能产生磁场使其转子轴进行旋转，磁通量的变化会造成铁损增加。驱动电机的拖曳损失是在对驱动电机的输入功率为0的情况下（所有功率元件全部处于开启状态），所测得转子轴所需要的功。正常加速-后轮主驱
为降低系统的效率损失，在车辆的性能取向偏向后轮驱动时，最大化的将驱动力施加到轮胎上，后轮多采用IM电机，可进一步降低车辆的系统损失；在车辆的性能取向偏向前轮驱动时，最大化的将驱动力施加到轮胎上，前轮多采用IM电机，可进一步降低车辆的系统损失。为了更好的应用EV-AWD系统，可以在特定工况下，仅以前轮或后轮作为动力驱动单元，这样可获取更高效的负载工作点。全轮驱动模式
假设一个前提条件，即前/后电机采用相同规格的驱动电机，则前/后驱动电机功率即为总功率的1/2，因此，前/后驱动电机的转速-扭矩-功率-效率曲线是相同的。那么，在特定驾驶工况（低速蠕行、低速上/下坡），前/后电驱系统输出相同的驱动力，从驱动电机的效率曲线图可看出，从驱动电机来说，在相对较低的负载下运行，效率为最低、传动系统虽受油液搅动损失较低，但传动系统拖曳较高、驱动电机的控制系统主要受限于系统发热量、开关损耗等影响，总整体来说，低负载电驱系统的整体效率最低。从图中可看到，驱动电机的最优效率点均在高速-低扭下，而在低车速工况，要实现高速-低扭工况，就需要将传动系统的速比进行优化，使其达到最优效率点。但这会增加电驱系统的重量，往往是不能会接受。
驱动电机效率曲线图
传动系统拖曳曲线图
减速时制动能量回收-后轮主驱
减速时与加速时的工况条件不大相同。但加速时，不管是前轮加速或是后轮加速，在确保车辆稳定性方面不存在问题，而在减速时，如果不增加对前轮的制动，则无法确保车辆的行驶稳定性。在这种状况下，制动能量回收全部由前轮回收是最优的，而PM驱动电机的回收效率是最高的，相反IM电机的回收效率要逊色一些，这主要是非通电状态下回收能量，会产生响应延迟性问题，所以在需要能量回收时，预先产生旋转磁场，以消除其系统响应延迟性。如果车辆取向于后轮主驱动的行驶性能，那么通常该后电驱系统的功率通常会设置的较大，则前轮驱动系统则会设计的偏小型化，这样设计更符合车辆的使用要求。假如，仅以后轮作为主驱动轮时，前轮无负荷的状况下，就会出现前轮被系统拖动，通常此工况会出现能耗的增加，造成了一些不必要的损失，降低动力电池的续航里程。从驱动电机的拖曳效率损失来看，前驱动电机选择TM电机更好；但从能量回收效率来看，PM更加合适。减速时制动能量回收-前轮主驱
假如后轮处于无负载状态，后轮将产生拖曳效率损失，此时所产生的拖曳效率损失将附加到前轮的驱动力上，此时，该车辆会受到后轮所产生的拖曳作用。假如驱动电机经常在无负载拖曳运转的话，IM更加适合。比如，Prius的AWD车型的后轮采用了IM，主要是由于后轮仅在起步等低速情况下进行驱动；而国内的AWD车型，基于其车型定位、后轮驱动或是前轮驱动的不同，通常采用断开装置，比如较早推出车型的SAIC公司。基于其前轮无负荷的状况下，SAIC的Marvel车型的后电驱系统设计有断开装置，主要为降低系统能耗、PSA 3008Hybrid车型或Volvo V60车型，虽然后轮的驱动电机采用PM，但其在传动系统采用了断开装置，使其在中/高速工况下，降低后轮的拖曳效率损失。个人认为，从整车方面考虑，以后轮主驱动，整体效率更高。主要是因为前驱的话，会跟转向互相干涉。后驱能让分工更平衡。最后结合上市车型的驱动电机类型，并不能形成统一的结论，主要是由于各公司的设计概想及设计思路不同（是前轮主驱动还是是后轮主驱动）；但从国外的车型来看，主要以IM+PM为主，国内主要以PM+PM为主（增加断开装置）。
本人也是通过资料的搜集整理，以及对知识的理解消化后，形成自己的阐述方式，将此篇文章奉献给大家，如本人在撰写的文章中，对某些知识有认识不足或有疏漏的地方，还请多多指正。文章定有疏漏遗误之处，欢迎各位指正交流。
全文完~
