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行业新闻

新能源:电动汽车四驱系统介绍

2018年01月30日


 

传统四驱系统实际上就是普通燃油车通过分动器、传动轴及差速器等主要的传统部件实现四轮驱动,发动机是其唯一仅有的动力来源。在传统的四驱系统里面,分动器、传动轴及差速器这些零件是必须存在的,它们主要是实现动力的传递和分配,而这些零件在电动四驱系统中是可以部分甚至全部取消。
 

一、四驱系统介绍

在电动四驱系统中,允许存在多个动力来源,可以是传统发动机,也可以是电机,但一套"电动四驱"系统里至少存在一台可以驱动车辆的电机,正是多股动力的存在,才免去了动力分配和传递的零件。其中,差速器(差速锁)的类型决定了传统四驱系统的操控性能、越野性能、脱困性能等,简单地说就是硬件决定性能。而电动四驱系统实际上并非单纯依靠零部件的优劣决定其各项性能,宏观世界主要通过ECU控制其前后桥、车轮间的扭矩分配,其实就是软件决定性能。在大多数传统SUV上面普及的电子辅助系统,也可在新能源汽车上得到应用,考虑到电子辅助系统的性能在进一步强化,未来在新能源车上的使用率应该很高。


二、电动四驱系统的优缺点
整体而言,电动四驱系统能够取消部分传动零件,以提高空间的利用效率及传递效率,最直观的便是后排地台的凸起程度及油耗(电耗)的高低。

根据车辆定位属性,可以轻易改变车辆的驱动方式(前驱、后驱)。以具备前后电机的电动车为例,在同一台车辆上,理论上通过调整控制逻辑就能满足这两种不同需求,目前传统四驱系统暂时无法轻易实现的。

而电动四驱系统完全依靠电气零件,在各种恶劣的野外场地下其可靠性和稳定性表现都令人担忧。尤其是电池在温度较低时,会产生亏电情况,对于经常在酷寒地区使用的车辆无疑会有极大的影响。所以,电动四驱系统暂时仅适配于轿车和城市SUV。


三、电动车如何实现四驱

1.单电机配传动
轴纯电动汽车的基本结构和我们儿时玩的四驱车大致相当,而四驱车通过一根传动轴(图1)就能实现简单的"全时四驱",这种方式同样能应用到纯电动汽车上。


以宝马X5 Xdrive40e为例(虽然非纯电动汽车),它只有一台 电机,设置在发动机和变速器之间,依靠传统的四驱系统结构实 现四轮传动。这种结构最大的优点便是结构简单,由于电机的设 置在变速器之前,车辆的匹配工作主要集中在发动机和电机进行 融合时的平顺性,前后桥间的扭矩分配也只需用普通X5的那套逻 辑便可。无论是研发成本和制造成本都能得到极大的控制,可谓 本小利大。不过,随之而来的是较大的车重和较低的传动效率, 一定程度上会影响车辆纯电续航里程。 

目前,这种技术多用于欧洲车企的混合动力车型,尤其是豪 车集团(ABB等),主要原因还是技术相对简单、容易实现,并且 欧洲厂商普通认同混合动力技术仅仅是短暂的过渡技术罢了,其 研发导向更多的是向纯电动、氢能源或者生物能源发展,甚至可 以认为目前欧洲车企大部分的混动技术、电动四驱技术只是应付 欧盟超级严苛的减排政策。

2.双电机全轮驱动
前后驱动桥各布置一台电机,伴以传统的差速器实现四 驱。目前只有特斯拉的轿车和SUV采用这种结构。特斯拉 Model S P85D是首个使用该种布置方式的量产纯电动车型, 特斯拉工程师通过在普通Model S的前轴加装一个与后桥一样 的电机实现,换来的却是相当优秀的运动性能,尤其是加速性 能,Model S四驱版的官方百公里加速为2.8s,特斯拉双电机 驱动系统如图2所示。


 

理论上,只要特斯拉愿意通过调整控制逻辑,这种结构便可 实现任何一种四驱(全时、分时、适时),更不用说简单的前驱和 后劲了。 

特斯拉Model X 则是采用特斯拉Model S 的平台设计的,所 以其通过性能及越野性能主要由电子辅助系统决定,这基本是主流 城市SUV用的。当然,我们不能确定特斯拉Model X 是否会配备 传统的差速锁,如果可能,电动汽车的越野性能也相当值得期待。 

3.轮毂电机或轮边电机(四个电机) 
轮毂电机或轮边电机的区别在于:前者的轮毂就是电机的转 子,而轴承座(羊角)作为定子。后者则是普通电机安置在车轮旁 边,需要传动轴驱动车辆,轮毂电机爆炸图如图3所示。


 

这种结构也能和双电机的结构一样,原理上可以实现任何一 种驱动形式,但是由于成本过高,目前还没有厂家推出量产车, 更多的是作为试验车或者改装车存在,就如巴博斯给奔驰E级装 上四个轮毂电机。

四轮电机可以极大地节省空间,并且每个车轮都是一个独立的动力单元,反应更快,效率更高,是目前传统四驱技术无法做到的。如果电气系统的可靠性足以媲美传统机械式四驱系统,那么采用轮毂电机或轮边电机的SUV,其越野能力(脱困能力)在理论上是完全可以超越当前所有硬派SUV的。

四、总结
电动四驱系统不仅能满足家庭轿车和城市SUV的行驶需求,还能为超跑提供前所未有的性能表现,虽然电动四驱系统在恶劣环境下的表现有待考证,但随着电气零部件技术的持续改进,人们观念的改变,相信未来也会有部分车厂给自己的的"硬派越野车"搭载。

 

内容来源自:起点电动网


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