【电动视界】双电机构型初探

前言

      电驱动系统架构的发展方向有两个：分别是多挡化和多电机，或者二者同时采用。目的是优势互补，扬长避短。

      一、目前单电机单减架构：系统效率低，难以兼顾最高车速与最大爬坡度性能的动力性需求；

      二、单电机2挡变速箱架构：可同时保证最高车速和最大爬坡度的动力性需求，系统高效区有一定扩大，但是普遍存在换挡冲击、有顿挫感，严重的甚至导致动力中断等严重问题；

      三、双电机多挡变速箱架构：在保证最高车速和最大爬坡度的动力性需求的同时，换挡平顺性大幅提高，系统高效区进一步扩大；对电机性能要求有所降低，系统的可靠性大幅增加。

      所以：对于扭矩需求范围广，路况复杂的重载车辆，双电机多挡方案具有极强的市场竞争力。虽然双电机多挡方案使系统结构复杂化，会导致其成本增加，但站在整个产品生命周期看，双电机多挡方案更具经济优势。

      目前，双电机整体电驱桥配多挡箱方案正被应用于大吨位重卡车型上，展现出优于单电机配多挡箱的传统直驱方案的动力性和经济性表现，具有广阔的市场前景。

电驱动系统多挡化架构优势对比：

电驱动系统多挡化架构优势对比

典型的电驱动系统架构

上图列举了四种最常见的电驱动系统架构简图，各有千秋，不一而足。

上述架构是组成所有多挡版本和双电机系统架构的基本元素之一。

此构型有四种驱动模式：

① 电机1单独驱动(SM1)

② 电机2单独驱动(SM2)

③ 双电机转矩耦合驱动(TC)

④ 双电机转速耦合驱动(SC)

1） 电机1或电机2单独驱动时，电机的工作点取决于当前车速和加速度；

2）在转矩耦合驱动模式下，两电机的转速成比例，转矩可在一 定范围内任意分配；

3）在转速耦合驱动模式下，两电机的转矩成比例，转速可在一 定范围内任意分配；

4）因此效率优化的实质是：在一定的车速、加速度和电池荷电状态条件下，寻找两电机的最优转矩（TC模式）或最优转速（SC模式），使系统效率最高。

上汽双电机动力耦合方案

      上汽这款双电机后轴驱系统运用了最简单的系统架构，即在使用单挡变速器的情况下，通过改变辅助电机的扭矩来实现整个系统的两个挡位的功率变化。

巨一双电机多挡动力总成

• 不同工况下双电机系统经济性均明显优于单电机系统经济性;

• 双电机系统中主电机两档方案经济性最差;

• 主驱动电机三档方案与主驱动电机四档方案经济性相差不大;

• 从成本考虑，选择主电机三档辅助电机两档方案。

表现：匹配双电机多档使主驱动电机与辅助电机更多地工作在高效区。

结论：获得更高的系统效率，更优秀的整车经济性。

在相同速度下缩短总动作时长，制作加速要求更高、运动更剧烈的NEDC路谱。

各模式下主驱动电机三档辅助电机两档较传统单电机单档的节能百分比。

结论：

• 动力模式下，双电机多挡方案表现出更加优秀的经济性；

• 工况越剧烈，双电机多挡方案的经济性越明显。

越博动力双电机集成4挡箱电驱桥

      双电机电控加双四挡自动变速箱，可以说是目前最豪华的双电机配置方案，有10多种动力耦合策略，极大的拓展了系统高效区范围。

适配8-12m公交或16-21t物流平台车型

绿控双电机集成2挡箱电驱桥

     绿控采用相同电机不同变速箱速比的组合方式，(主箱)39.26/18.08 (副箱)32.11/14.75，这样做可能是为了实现特定路谱下的更佳动力性表现和经济性匹配。

STEA33300Z中央电驱桥，匹配车型：12m公交\18T洒水车

总结

通过选择双电机多档方案，我们实现了:

• 无离合器
  

• 无换挡冲击

• 无动力中断

• 更强的动力性

• 更高的车速

• 更低的电机工作转速

• 更高的电机高效区工作占比

• 更低的能耗

不耦合双电机构型

奥迪e-tron后驱双电机构型（不耦合）

      两套电机、电控通过中间共用的冷却系统连接，并联冷却管路，每个电机单侧各有一套行星齿轮减速器，取消了机械差速器。这个结构形式简单粗暴，只有电子差速控制策略完善的国际大公司敢如此任性。

hofer后驱双电机构型（不耦合）

麦格纳双电机后桥系统（不耦合）

AVL高速双电机桥（不耦合）

总结

• 通过国内外方案的对比发现，国际大厂对双电机构型都采用电子差速设计，减少传动环节，传动效率高，成本低，动力性和经济性皆表现更为出色。

• 国内因为没有攻克电子差速的技术瓶颈，多采用机械差速的保守策略，导致系统复杂，成本高，传动效率低。

• 我们对软件策略的开发与验证还处于落后阶段，比亚迪的轮边电驱桥经过多年几万辆整车的验证，才走到了8-10万公里换胎的耐久程度，要达到理想的耐久性目标，我们还有很长的路要走。

其它不明构型双电机图片