根据车辆使用的电机数量及其配置,目前电动汽车的驱动系统被分为单电机集中驱动和多电机分布驱动两类。什么是单电机集中驱动呢?什么是多电机分布驱动呢?
01、单电机集中驱动
单电机集中驱动是现代电动汽车最常见的结构。有些电动汽车则采用多电机分布系统,这包括3类:双电机驱动、三电机驱动和四电机驱动。
现在让我们从单电机配置开始分别介绍。单电机系统相对简单,就是只有一台电机来驱动汽车。在单电机配置中,电机被安装为前轮驱动,差速器使车轮按不同的速度转动,电机将来自电池的电能转变成移动车辆的机械能,在动能回收中还起发电机的作用。
特斯拉的一些电动车以及Polestar 2 采用的就是单电机前轮驱动,但也有双电机全轮驱动的配置。这些车的续驶里程是425公里,最高时速160公里。
单电机配置的优点是所需部件少,能适应传统的传动方式,制造成本低,缺点是效率不如双电机系统高,因为缺少了第二电机来产生动力。变速器降挡刹车也会让驾驶员感到不适。简言之,单电机系统提供的动力足以满足多数人的驾驶需求。
02、多电机分布驱动
双电机驱动就是将一对电机放在汽车的不同位置。双电机为车轮提供的动力要大于单电机。两台电机的扭矩结合显著提高了加速性能。特别在高海拔地区,双电机带来的效率和速度要优于单电机。采用双电机全轮驱动的汽车能分配动力,最大程度地提高扭矩,并对道路条件作出快速响应。在此系统中,前后车轴各有一台电机,通过行星齿轮耦合,转矩通过轴固定的齿轮连接。前后电机则由一个或两个电池组供电。采用这种两台电机、两个轴的配置,能为驱动选择不同的功率和扭矩,为变速选择不同的传动比。两个牵引驱动提高了总的牵引力,在整个速度范围内,相对于单个驱动,总额定功率相同。使用多台牵引电机的原因是,能为扭矩矢量分配带来更大的自由度,以增强牵引力和稳定性,提高牵引系统的可靠性。
特斯拉Model 3 拥有双电机全轮驱动选项,提高了冗余度,每台电机因只有一个活动部件而更加经久耐用。前后轮的数字化扭矩控制令操控和牵引更佳。这款车的续驶里程是576公里,最高时速260公里。
双电机系统的优点是,汽车的加速更快,停止更快,驾驶员几乎无换挡感,运行平稳。两台电机中,一台驱动汽车,另一台为电池充电,因而用户能行驶得更远而不用担忧充电问题。缺点是,组装复杂,缺乏标准传动,因而更为昂贵,整个控制软件要比单电机系统的略微复杂。
在三电机系统中,一台电机装于前轴,两台电机装于后轴,实现了全轮驱动。后轴上的两台电机驱动两个后轮以提高效率,正常行驶条件下,能独立驱动汽车。当驾驶员需要更高性能时,第三台前置电机就会活跃起来。后轴上两台电机的扭矩,通过单速变速器直接传给车轮。这就是电动汽车的扭矩矢量分配,无需机械差速器。
它显著提高了汽车的操控性、稳定性和抓地力。这种三电机驱动系统使汽车更具运动感。奥迪最新发布的e-tron S和Sportback,是首个采用三电机驱动系统的电动汽车。特斯拉Model S和Model X也采用了三电机驱动。
四电机驱动是每个车轮都有自己的专用电机,这种超级四轮驱动自由控制系统将正、负扭矩精确地用于每个车轮,打开了全天候控制扭矩矢量的大门,使汽车更安全、更节能。4台电机意味着正确的扭矩矢量分配,转弯时,内、外侧车轮以相同的速度旋转。通过扭矩矢量分配,外侧车轮获得更大的动力,使汽车转弯更快更稳。
拥有4台电机的汽车,速度和反应都更快,因为扭矩是根据每台电机的功率自动调整而非机械调整。每对车轮配两台而非一台电机会更加灵活,这样,可以将两台小电机而非一台大电机装在一根车轴上,分布在车的前后两侧。
如果使用轮毂电机,效率会更高,因为电机的大部分都在车轮内,所以释放出了更多的车内空间。
审核编辑:郭婷
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原文标题:电动汽车的单电机/双电机驱动
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