根據車輛使用的電機數量及其配置,目前電動汽車的驅動系統被分為單電機集中驅動和多電機分布驅動兩類。什么是單電機集中驅動呢?什么是多電機分布驅動呢?
01、單電機集中驅動
單電機集中驅動是現代電動汽車最常見的結構。有些電動汽車則采用多電機分布系統,這包括3類:雙電機驅動、三電機驅動和四電機驅動。
現在讓我們從單電機配置開始分別介紹。單電機系統相對簡單,就是只有一臺電機來驅動汽車。在單電機配置中,電機被安裝為前輪驅動,差速器使車輪按不同的速度轉動,電機將來自電池的電能轉變成移動車輛的機械能,在動能回收中還起發電機的作用。
特斯拉的一些電動車以及Polestar 2 采用的就是單電機前輪驅動,但也有雙電機全輪驅動的配置。這些車的續駛里程是425公里,最高時速160公里。
單電機配置的優點是所需部件少,能適應傳統的傳動方式,制造成本低,缺點是效率不如雙電機系統高,因為缺少了第二電機來產生動力。變速器降擋剎車也會讓駕駛員感到不適。簡言之,單電機系統提供的動力足以滿足多數人的駕駛需求。
02、多電機分布驅動
雙電機驅動就是將一對電機放在汽車的不同位置。雙電機為車輪提供的動力要大于單電機。兩臺電機的扭矩結合顯著提高了加速性能。特別在高海拔地區,雙電機帶來的效率和速度要優于單電機。采用雙電機全輪驅動的汽車能分配動力,最大程度地提高扭矩,并對道路條件作出快速響應。在此系統中,前后車軸各有一臺電機,通過行星齒輪耦合,轉矩通過軸固定的齒輪連接。前后電機則由一個或兩個電池組供電。采用這種兩臺電機、兩個軸的配置,能為驅動選擇不同的功率和扭矩,為變速選擇不同的傳動比。兩個牽引驅動提高了總的牽引力,在整個速度范圍內,相對于單個驅動,總額定功率相同。使用多臺牽引電機的原因是,能為扭矩矢量分配帶來更大的自由度,以增強牽引力和穩定性,提高牽引系統的可靠性。
特斯拉Model 3 擁有雙電機全輪驅動選項,提高了冗余度,每臺電機因只有一個活動部件而更加經久耐用。前后輪的數字化扭矩控制令操控和牽引更佳。這款車的續駛里程是576公里,最高時速260公里。
雙電機系統的優點是,汽車的加速更快,停止更快,駕駛員幾乎無換擋感,運行平穩。兩臺電機中,一臺驅動汽車,另一臺為電池充電,因而用戶能行駛得更遠而不用擔憂充電問題。缺點是,組裝復雜,缺乏標準傳動,因而更為昂貴,整個控制軟件要比單電機系統的略微復雜。
在三電機系統中,一臺電機裝于前軸,兩臺電機裝于后軸,實現了全輪驅動。后軸上的兩臺電機驅動兩個后輪以提高效率,正常行駛條件下,能獨立驅動汽車。當駕駛員需要更高性能時,第三臺前置電機就會活躍起來。后軸上兩臺電機的扭矩,通過單速變速器直接傳給車輪。這就是電動汽車的扭矩矢量分配,無需機械差速器。
它顯著提高了汽車的操控性、穩定性和抓地力。這種三電機驅動系統使汽車更具運動感。奧迪最新發布的e-tron S和Sportback,是首個采用三電機驅動系統的電動汽車。特斯拉Model S和Model X也采用了三電機驅動。
四電機驅動是每個車輪都有自己的專用電機,這種超級四輪驅動自由控制系統將正、負扭矩精確地用于每個車輪,打開了全天候控制扭矩矢量的大門,使汽車更安全、更節能。4臺電機意味著正確的扭矩矢量分配,轉彎時,內、外側車輪以相同的速度旋轉。通過扭矩矢量分配,外側車輪獲得更大的動力,使汽車轉彎更快更穩。
擁有4臺電機的汽車,速度和反應都更快,因為扭矩是根據每臺電機的功率自動調整而非機械調整。每對車輪配兩臺而非一臺電機會更加靈活,這樣,可以將兩臺小電機而非一臺大電機裝在一根車軸上,分布在車的前后兩側。
如果使用輪轂電機,效率會更高,因為電機的大部分都在車輪內,所以釋放出了更多的車內空間。
審核編輯:郭婷
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原文標題:電動汽車的單電機/雙電機驅動
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