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从特斯拉/比亚迪唐等实例 剖析双电机驱动的喜与忧

2018-07-10 · 来源: 高工电动车网 关注度:3939 次
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双电机 比亚迪 特斯拉
摘要:业内人士表示,未来几年内,双电机驱动技术将成为主流动力驱动技术,也是应对补贴下降、技术提升的重要技术。

根据高工电动车网了解,继特斯拉之后,已经有越来越多的新能源车采用双电机驱动技术,甚至还有车型(荣威MARVEL X)搭载了三电机、四电机驱动系统。

业内人士表示,未来几年内,双电机驱动技术将成为主流动力驱动技术,也是应对补贴下降、技术提升的重要技术。

其中,包括精进电动创始人兼CTO蔡蔚、华域电动总工程师曹红飞、越博动力董事长李占江在内的多位业内专家表示,双电机驱动技术可以灵活调整整车的工作状态,还可以提高整车的工作效率、加速性能、续航里程等等,未来有望成为新能源汽车主流动力驱动技术。

据了解,在乘用车方面,双电机驱动技术主要用于中高端车型和混合动力车型。例如,特斯拉Model 3、 Model S、 Model X、前途K50、比亚迪唐、捷豹I-Pace等车型均采用双电机驱动。

双电机驱动技术的优势

所谓双电机动力系统,就是将两台电机通过运动合成器有机合成,一个电机负责低速部分,一个电机负责高速部分,达到一定速度时两个电机同时工作,兼顾低速爬坡和高速续航等全自动变速运行过程。

如果双电机匹配变速器做到一体化集成发展,还可以有效提高电机高效工作区,同时减轻车身重量、提高爬坡能力等等。具体来看,双电机驱动技术具备以下的优势:

1. 双电机驱动技术可以提高整车工作效率,从而提高续航里程。业内人士表示,“原本100KW的电机可以分成两个10KW的电机进行控制,这样可以达到更大扭矩的目的,也可以提高输出效率。”

2. 双电机驱动技术可以有效提高起步速度。

3. 双电机驱动对整车的传动系统要求更低,重量也可以减轻。据了解,在商用车方面,双电机驱动还可以使电池的放电功率下降,节约电池成本的同时,提高整车系统效率,降低整车重量。

4. 双电机独立相互配合工作,可以降低电机控制器的控制要求和开发成本。

双电机驱动技术主要实现方式

根据高工电动车网了解,目前市场上新能源车采用的双电机驱动技术主要有三种方式:

第一种是采用两个同样大小功率的电机,增加扭矩和功率,实现“1+1=2”的效果。

第二种是采用动力分流的方式,一个电机负责前驱驱动,一个负责后驱驱动。该方式的双电机驱动可以重复利用高效工作区,达到能量回收的效果。例如,丰田汽车的混合动力车型就是采用该双电机驱动技术。

第三种则是采用两个功率不一样的电机同时控制,一个负责控制高速区,一个负责控制低速区。这样的方式有利于两个电机都保持在高效的工作区间,全方位提高整车的效率,也是目前较多车企采用的双电机驱动布局方式。

技术难题

包括曹红飞在内的多位业内人士表示,“双电机驱动系统本身的操作过程要比单电机驱动系统复杂的多,双电机之间的转矩输出与电机位置控制等存在一系列的问题。”同时,有些双电机驱动技术的成本还高于单电机驱动。

总体来看,双电机驱动技术还存在以下挑战:一是,双电机驱动系统本身的操作过程要比单电机驱动系统复杂的多,技术要求更高;二是双电机驱动还需要实现多电机与变速箱、减速箱的匹配难题,还有双耦合技术等难题。

应用案例分析

特斯拉——双电机的“代言人”

谈起双电机驱动,就不得不提及特斯拉,旗下Model 3、 Model S、 Model X等均采用了双电机驱动技术,前后轴上分别装载了一个电机。同时,特斯拉还研发了双电机+差速器一体化的电驱动总成结构。

特斯拉采用的是前后双电机,两个电机大小不一,前电机的功率不到后电机的一半。当加速时,双电机同时工作,总电机功率提高,让电机的峰值功率和电池的峰值功率匹配;而平常行驶时,单电机工作,总功率下降,基本和电池额定功率持平;若载荷较小时,前电机工作,载荷较大时,后电机工作。

普通车用电机在高速时由于电压约束,输出能力会明显下降。而采用一大一小的不同特性电机组合,可以弥补普通电机的弱点。

比亚迪唐:2.0T发动机+双电机

比亚迪唐搭载的是2.0T发动机+两台分别位于前后桥的永磁同步电机组成的电驱动系统,百公里加速度仅为4.9秒。

在纯电动模式下,两台电机最大功率为220kW,最大扭矩为400牛米。而当车辆加速行驶的时候,电机和发动机会同时工作,动力系统最大功率为371kW,最大扭矩是720牛米。

总体来看,比亚迪唐的四驱系统实现方式与PSA的Hybrid 4四驱系统相似,均是通过后轴单独设置一个电机,并通过综合管理来实现前后轴动力分配功能。

据悉,比亚迪唐EV同样采用的是前后双电机组成的四驱系统,最大续航里程达到500km。

捷豹I-Pace

捷豹I-Pace被形容为从电动方程式赛场走下来的量产电动车,其是首款采用捷豹路虎电动模块技术eDM的纯电动汽车,采用的同样是前后轴双电机设计。

据了解,每个电机重量为78KG,能量转换效率在95%以上,总马力输出达400匹,峰值扭矩更是高达696牛米,百公里加速时间为4.8秒。

据了解,捷豹I-Pace搭载的双电机还是捷豹汽车自主研发的同轴永磁同步电机。双电机与减速器同心传动,并将两台电机整合到前后轴上,排布相当紧凑——外径234mm、长500mm、单个电机重约38kg、每部电机提供200PS和350Nm。

日常行驶时,后轮电机负责车轮驱动,前轮电机则负责电能恢复。得益于瞬时的回馈、即时的扭矩传输、加上四轮驱动牵引等,这款捷豹I-PACE的百公里加速只需大约4秒。

长城WEY P8

长城WEY P8搭载了长城的Pi4动力平台,动力系统由汽油机、锂离子动力电池组、双离合变速器、前后轴驱动电机等组成。

其中,位于前桥的BSG电动机主要功能负责发动机的启停、车辆启动和提速时参与助力、减速时制动时充电等职责,最大输出功率为15kW;而后桥驱动电机则为了驱动车辆,并提供了沙地、雪地等多种模式,最大输出功率是85kW。

具体来看,据多位汽车工程师表示,长城WEY P8这款车的动力总成设计思路与欧洲豪华品牌有许多相似之处,例如采用的是P0+P4的动力总成架构设计,如下图所示:

长城WEY P8 在P0的传统启动机位置,安装了355V的高压电机代替传统低压启动机,不仅可以负责发动机的启停、车辆启动、能量回收等等,还可以做发动机在低速时的助力。

而另一个电机则安装在后轴上(P4位置),并搭载了2档电机变速箱。两个电机都由安装在车身后部的锂电池供电,也可以同时给锂电池充电。

总体来看,长城这款新车的前后轴驱动系统具备:驾驶模式灵活、前轴原始驱动系统改变小等优势。其中,后桥电机的参与让长城这款WEY P8的驱动性能得到了大幅提升,百公里加速度达到了6.5秒。

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