電動汽車真的需要三電機(jī)甚至四電機(jī)嗎？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/梁浩斌）比亞迪的四電機(jī)易四方技術(shù)平臺在仰望U8和U9上首發(fā)后，8月20日，三電機(jī)的易三方平臺在騰勢Z9系列上首發(fā)亮相。易三方借助三電機(jī)的配置，可以實現(xiàn)超高角度的后輪轉(zhuǎn)向，極小的轉(zhuǎn)彎半徑，以及“圓規(guī)掉頭”等傳統(tǒng)車型無法實現(xiàn)的駕駛模式。

類似易四方、易三方的技術(shù)，是分布式驅(qū)動的一種形式，近幾年分布式驅(qū)動受到電動汽車廠商關(guān)注，一些廠商的分布式驅(qū)動技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)上車，還有更多廠商以及Tier1展出了相關(guān)的電驅(qū)系統(tǒng)，或是在預(yù)研階段。業(yè)界普遍認(rèn)為，分布式驅(qū)動是未來電動汽車的主要驅(qū)動解決方案之一。

分布式電驅(qū)，提高驅(qū)動效率的方式之一

一般的乘用電動汽車搭載一到兩個電機(jī)，采用集中式電驅(qū)方案，單個電機(jī)放在前軸或后軸，抑或是前后軸各一個電機(jī)，電機(jī)通過傳動系統(tǒng)（減速器、差速器、傳動軸等組成的驅(qū)動橋）將動力傳遞至兩側(cè)的驅(qū)動輪上。

集中式電驅(qū)方案，顧名思義其中一個優(yōu)勢就是集成度較高，整車可以只需要一個較高功率的電機(jī)就可以為整個車輛提供動力，同時電機(jī)、逆變器、減速器等部件集成在一個緊湊模塊中，可以給座艙騰出更大的空間。

除此之外，集中式電驅(qū)與傳統(tǒng)的燃油車相比，在傳動系統(tǒng)設(shè)計上基本通用，技術(shù)成熟度較高，可以降低整體的開發(fā)難度，也具有一定的成本優(yōu)勢。但顯然，盡管單個電機(jī)的效率很高，但通過傳動軸等傳動系統(tǒng)輸出動力到兩邊的驅(qū)動輪，動力傳遞路徑較長，相對分布式電驅(qū)來說還是會存在較高的機(jī)械傳動損耗，且動力輸出的靈活性相對較低。

分布式電驅(qū)，可以理解通過增加電機(jī)數(shù)量至三到四個，令電機(jī)布局更加靠近驅(qū)動輪，甚至是直接安裝在驅(qū)動輪內(nèi)部。所以分布式電驅(qū)的兩種主要技術(shù)路線包括：相比集中式電驅(qū)，電機(jī)位置更靠近驅(qū)動輪的輪邊電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)直接安裝在驅(qū)動輪旁邊，通過半軸或減速器與驅(qū)動輪相連；另外一種是采用輪轂電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)直接在驅(qū)動輪內(nèi)部，直接驅(qū)動或是通過內(nèi)置的減速器來驅(qū)動車輪。

一個顯而易見的優(yōu)勢是，分布式電驅(qū)可以令電機(jī)獨立控制每個驅(qū)動輪。比如四電機(jī)的分布式電驅(qū)系統(tǒng)中，每一個驅(qū)動輪都由單獨的電機(jī)進(jìn)行控制，這意味著更加容易實現(xiàn)整車的扭矩矢量控制，可以實時調(diào)整每個車輪的扭矩分配，大幅提高車輛的操控性和穩(wěn)定性。

同時這種特性也能給車輛帶來一些前所未有的功能，四個驅(qū)動輪完全依靠電子控制系統(tǒng)來控制四個電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，無需機(jī)械差速器，甚至可以各自以不同的方向轉(zhuǎn)動。比如仰望U8，奔馳EQG、極氪001FR等就采用了四電機(jī)的分布式電驅(qū)，實現(xiàn)兩側(cè)驅(qū)動輪反向轉(zhuǎn)動實現(xiàn)360°原地掉頭。

騰勢Z9系列上采用了三電機(jī)的分布式電驅(qū)，即前輪由單個電機(jī)驅(qū)動，后輪由兩個電機(jī)各自驅(qū)動，通過兩側(cè)后輪反向轉(zhuǎn)動實現(xiàn)“圓規(guī)掉頭”。
在傳動效率上，分布式電驅(qū)由于相比集中式電驅(qū)減少了部分機(jī)械傳動的損失，驅(qū)動效率也會更高。

分布式電驅(qū)的技術(shù)難點

相比集中式電驅(qū)，分布式電驅(qū)的技術(shù)也存在較大的難點。比如在車輛過彎時，由于車輛寬度會造成左右兩側(cè)的線速度不同，為了行駛穩(wěn)定，左右兩側(cè)車輪在過彎時必然存在轉(zhuǎn)速差，外側(cè)輪轉(zhuǎn)速較快，內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)速較慢。傳統(tǒng)的單軸驅(qū)動汽車，在車輛過彎時可以通過差速器，來吸收左右輪的轉(zhuǎn)速差，使車輛更穩(wěn)定可控。

這里的難點主要是電子差速以及如何通過傳感器等保證四輪轉(zhuǎn)速的一致。由于車輛在路面行駛的狀況復(fù)雜，在控制算法、技術(shù)路線上也較為多樣且復(fù)雜。在四電機(jī)系統(tǒng)中，四輪差速控制可以有兩種方式實現(xiàn)，一是以汽車左前輪轉(zhuǎn)速作為標(biāo)定車速，調(diào)節(jié)其他三個車輪轉(zhuǎn)速，四個車輪繞轉(zhuǎn)向中心同角度旋轉(zhuǎn)從而實現(xiàn)差速；二是基于前軸整體轉(zhuǎn)向設(shè)計四輪差速控制系統(tǒng)，控制器通過調(diào)節(jié)四個車輪轂電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)差速，其獨到之處在于當(dāng)電動汽車轉(zhuǎn)彎時，整個前軸可繞前軸中心整體旋轉(zhuǎn)一定的角度。

另一方面如何確保直線高速行駛時保持四個輪速的一致，也需要傳感器、電機(jī)控制等具備極高的精度以及極低的響應(yīng)延遲。

目前已經(jīng)推出的一些分布式電驅(qū)方案

三電機(jī)的車型實際上出現(xiàn)得較早，相關(guān)的方案也相對成熟，最早的是奧迪推出的ATA250，官方稱其為電氣解耦型分布式輪邊電機(jī)驅(qū)動，將兩個輪邊電機(jī)水平對置，兩個電機(jī)分別控制兩側(cè)的驅(qū)動半軸，同時兩側(cè)各配備了減速器，以及獨立的逆變器和控制器。ATA250被應(yīng)用到奧迪E-tron S車型后軸上，兩個400V電機(jī)共提供276kW的功率。

從目前的方案來看，三電機(jī)以及四電機(jī)的分布式電驅(qū)中，后軸的電機(jī)基本都采用雙同軸結(jié)構(gòu)，也就是電機(jī)背靠背水平對置。這是由于后軸橫向空間較大，足夠容納水平對置的雙電機(jī)，同時也可以盡可能降低對座艙的空間影響。

但在前軸上，由于需要容納轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)需要前軸預(yù)留一定的橫向空間，于是橫向空間不足的情況下，還要容納兩臺輪邊電機(jī)，就需要將兩臺電機(jī)平行布置了，這也被稱為平行軸式雙電機(jī)電驅(qū)動。

比如采用四電機(jī)的極氪001FR，在前軸上就采用了一套雙電機(jī)平行軸分布式電驅(qū)動將兩臺155kW的電機(jī)轉(zhuǎn)子平行布置集成到電驅(qū)模塊中，實現(xiàn)前軸輸出高達(dá)310kW。

當(dāng)然也有在前軸上用雙同軸結(jié)構(gòu)的雙電機(jī)布局，比如仰望U8。仰望U8上的前軸電驅(qū)系統(tǒng)采用雙同軸水平布置，但減速器的結(jié)構(gòu)從兩側(cè)變成從中間延伸出，兩組減速器并排緊貼著。這樣的布局雖然降低了電驅(qū)系統(tǒng)的橫向長度，但大大增加了縱向高度，因此只能在大型SUV上應(yīng)用。

目前在性能型電動車上，已經(jīng)有多款車型搭載三電機(jī)的分布式電驅(qū)，包括保時捷Taycan Turbo GT、奧迪E-Tron S、特斯拉Model S Plaid、騰勢Z9系列、Lucid Air Sapphire等；四電機(jī)則有仰望U8/U9、極氪001FR、猛士917、Rimac Nevera、Rivian R1系列、悍馬EV等。

分布式電驅(qū)也有多家車企以及Tier1已經(jīng)推出，比如奇瑞、長安在今年北京車展上就展示過分布式電驅(qū)系統(tǒng)，另外華為、匯川、綠傳、精進(jìn)、馬瑞利、舍弗勒等Tier1也已經(jīng)有分布式電驅(qū)產(chǎn)品或技術(shù)展示。

小結(jié)：

分布式電驅(qū)作為未來電動汽車的發(fā)展方向之一，目前依然成本較高，僅在一些高端車型上實現(xiàn)量產(chǎn)。不過我們也看到越來越多的廠商展出相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)，隨著集成化帶來的成本下降，以及控制算法等應(yīng)用的成熟，相信在電動汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展期，分布式電驅(qū)很快會實現(xiàn)技術(shù)普惠，下放到更多車型上。