1 單電機方案與雙電機方案的對比

對于電動汽車來說，雙電機相對于單電機加主減速器或變速箱的方案在提高驅(qū)動效率方面的優(yōu)勢：

第一，單電機在低速、高速輕載等情況下，效率降低比較嚴(yán)重。

電動機的高效區(qū)間雖然比內(nèi)燃機大得多，但是汽車的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩要求太寬了：強大的加速性能和爬坡能力需要大的扭矩，而速度從零到上百km/h則對轉(zhuǎn)速范圍有非常高的要求。

雖然大部分中高速工況下電動機的效率都能很高，但是在低速重載、高速輕載等情況下，電動機的效率會比高效率的區(qū)間下降20-30%。

雙電機則可以通過不同的搭配，讓系統(tǒng)的高效區(qū)擴大，提升效率。

第二，雙電機可以提高制動能量回收的效率。

在雙電機耦合驅(qū)動系統(tǒng)中，有四個可能的操作模式：單電機驅(qū)動模式、雙電機驅(qū)動模式、單電機再生制動模式、雙電機再生制動模式。

驅(qū)動效率和回收效率其實是一回事，當(dāng)電動機工作在電動模式的時候就是驅(qū)動效率，工作在發(fā)電模式的時候就是回收效率，兩臺電機擁有更多的高回收效率空間，可以提高制動能量回收的效率。

第三，雙電機無動力中斷。

單個電機要想達(dá)到更高的效率可以通過搭配多檔位變速箱實現(xiàn)，但是如果搭配變速箱，就會有換檔動力中斷的問題，而使用雙電機協(xié)調(diào)控制則不會出現(xiàn)動力中斷。

第四，單個電機如果要滿足高性能（高扭矩）和高轉(zhuǎn)速范圍，設(shè)計制造難度大，總重量也大。

通過把單個電機分解為兩個電機，可以讓電機的制造難度降低，總重量也可以降低。

實際上，一臺100kW的電機性能不需要由一臺60kW的電機和另一臺40kW的電機加起來提供，一般情況下，一臺40kW左右和一臺30kW左右的電機組成的雙電機系統(tǒng)就可以提供甚至超過一臺100kW電機的性能，同時總重量一般可以降低30%甚至更多。

2 乘用車雙電機方案

2.1 奧迪e-tron后驅(qū)雙電機構(gòu)型

奧迪R8 etron中央雙電機構(gòu)型的結(jié)構(gòu)特點與集中式電機驅(qū)動構(gòu)型相似，兩個驅(qū)動電機和兩個減速器對置布置于車架上，通過較長的半軸與車輪相連，獨立驅(qū)動兩側(cè)車輪。

其簧下質(zhì)量小，制造技術(shù)成熟，應(yīng)用安裝方便，但是傳動系統(tǒng)仍需萬向節(jié)和傳動半軸，且占用一定的底盤空間，造成車內(nèi)設(shè)計空間有限，一般多用于高性能汽車或卡車上。

▲Audi R8 etron后驅(qū)雙電機

▲Audi etron四種電驅(qū)動總成

▲Audi etron四種電驅(qū)動總成

左右車輪獨立驅(qū)動的巨大優(yōu)勢在于，輪間的轉(zhuǎn)速差、動力分配可以任意調(diào)節(jié)，通過扭矩的合理分配，便能夠?qū)囕v的轉(zhuǎn)向進(jìn)行輔助，這比傳統(tǒng)車輛上的輪間扭矩分配調(diào)整范圍要大得多，只要控制程序夠完善，那么這輛車的運動特性將遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過傳統(tǒng)動力的后驅(qū)車。

▲Audi etron雙電機電驅(qū)動總成

▲Audi etron電驅(qū)動爆炸圖

▲APA250和AKA320車橋電驅(qū)動裝置的冷卻方案

▲Audi etron電驅(qū) 動總成差速器結(jié)構(gòu)

AKA320電驅(qū)動裝置實現(xiàn)了與車橋同軸的變速器結(jié)構(gòu)型式。

壓裝在轉(zhuǎn)子軸上的中心齒套與１個階梯式雙行星齒輪嚙合，并與１個浮動支承在殼體中的齒環(huán)聯(lián)合使總傳動比達(dá)到9.08。

2.2 上汽Marvel X雙電機動力耦合方案

后輪雙電機由85kW的主電機與52kWh的輔助電機組成，輔助電機可以斷開，后輪雙電機的輔助電機有兩個檔位，最顯著的一個好處時，在高速巡航的時候切入高速檔，緩解“電動汽車高速下續(xù)航大幅降低”的問題。

Marvel x分體式的后電驅(qū)系統(tǒng)包括TM1和TM2電機、兩擋變速箱和雙IPU，兩擋變速箱左右兩側(cè)各有一根輸入軸，分別與左右兩側(cè)的TM1和TM2電機軸花鍵連接。

雙電機驅(qū)動，采用齒輪傳動機械耦合?；驹瓌t是，在某一車速下，即確定兩臺電機的轉(zhuǎn)速后，在更寬的轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)進(jìn)行適配。

依據(jù)效率優(yōu)先的原則，選擇兩臺電機的輸出扭矩，或確定某臺電機的單獨工作（如上汽的產(chǎn)品，其中一臺電機是有離合器的），當(dāng)然也可以基于兩檔減速器來配合。

這種做法，比前后電機配置的四驅(qū)更具有靈活性。而且進(jìn)行雙電機耦合的結(jié)構(gòu)，物料成本上，較前后驅(qū)，是有所節(jié)省的。最后，上汽選擇的兩臺電機功率，并不是重新開發(fā)的，而是基于其之前項目沿用下來的兩臺電機進(jìn)行的組合。這樣平臺化的選型，成本上能進(jìn)一步降低。

但是，本來單電機就能解決的問題，現(xiàn)在卻需要增加1個離合器、1個二檔變速箱等等。開發(fā)風(fēng)險大為增加，這絕不在造車新勢力的考慮范圍之內(nèi)。  如果對特斯拉比較了解的人應(yīng)該知道，特斯拉最早是考慮過二檔變速箱方案的，集成難度所增加的風(fēng)險，差點害死了特斯拉。

其次，輔助電機的脫開、接合，二檔變速箱的換檔，會帶來平順性、可靠性等問題，非常考驗標(biāo)定的技術(shù)。上汽在榮威550plug-in項目上，花了一兩年時間才標(biāo)定順暢，積累了豐富的經(jīng)驗?，F(xiàn)在再應(yīng)用到Marvel X上，自然是駕輕就熟。同樣的，造車新勢力不會采取這種技術(shù)方案，風(fēng)險太大了。

2.3 巨一雙電機多擋動力總成

單電機單擋方案，無離合器，沒有換擋沖擊，不存在動力中斷；單電機兩擋能夠滿足加速時間要求，滿足最高車速要求，使電機工作在高效區(qū)。

雙電機方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜化固然會導(dǎo)致其成本增加，但站在產(chǎn)品整個壽命周期，雙電機多擋方案更具經(jīng)濟優(yōu)勢。

▲單電機單擋和單電機兩擋結(jié)構(gòu)對比

▲單電機單擋和單電機兩擋參數(shù)和性能比較

▲雙電機結(jié)構(gòu)

應(yīng)用于BEV的雙電機無動力中斷動力總成系統(tǒng)，包括雙電機多擋驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及如何消除換擋動力中斷、降低換擋沖擊、優(yōu)化電機工作區(qū)域等。

2.4 hofer后驅(qū)雙電機構(gòu)型

▲EDU300-DO-330

2.5  上汽齒雙電機

今年4月份的上海車展，上汽變速器展出了一款高功率密度中央分布集成式雙電機獨立驅(qū)動的電驅(qū)產(chǎn)品。

▲中央集成雙電機獨立驅(qū)動電驅(qū)動總成

此雙電機電驅(qū)系統(tǒng)，是一款為分布驅(qū)動而開發(fā)的高集成度電驅(qū)系統(tǒng)，集成了兩個軸向磁通電機、兩個減速器以及一個雙電機控制器、電子差速器等。

得益于高集成度，相比上一代雙電機產(chǎn)品，電驅(qū)總成尺寸、重量明顯下降，總成功率密度得以大幅度提升。

通過兩代產(chǎn)品對比，我們發(fā)現(xiàn)兩代產(chǎn)品凈重量相差32kg，峰值功率相差163kW，從配置來看，推測主要是新一代雙電機產(chǎn)品采用了軸向磁通驅(qū)動電機原因。

通過現(xiàn)場咨詢，并在盤轂動力官網(wǎng)查詢得到證實，2020年12月15日，上海汽車變速器有限公司與上海盤轂動力科技股份有限公司在上海嘉定簽署深度戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方在技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品制造、市場開拓等方面開展合作，輕量化的三合一電驅(qū)系統(tǒng)也將成為深度合作的重點內(nèi)容，中央集成雙電機獨立驅(qū)動的電驅(qū)產(chǎn)品就是在這一框架下誕生的。

2.6 AVL雙電機電驅(qū)產(chǎn)品

驅(qū)動電機采用同軸布置，強制油冷潤滑，左/右減速機構(gòu)采用相似、平臺化產(chǎn)品，輪端輸出扭矩約5000N.m。

▲AVL雙電機電驅(qū)產(chǎn)品剖面圖

▲AVL雙電機電驅(qū)產(chǎn)品參數(shù)

2.7 廣汽雙電機產(chǎn)品

廣汽新能源在2020年北京車展發(fā)布兩擋雙電機“四合一”集成電驅(qū)，使用的是Nidec的驅(qū)動總成，總重158kg，峰值功率340kW，最大扭矩6100Nm。

• 尺寸（mm）：L618*W510*H360

• 重量（kg）：≤158

• 整機功率密度：2.15

• 峰值功率kW：340

• 峰值扭矩Nm：6100

• 速比：12.5/8.9

• 電機最高轉(zhuǎn)速rpm：12000

• 雙電機獨立控制：是

• 換擋模式：2檔

• 冷卻方式：水冷

• 密封等級：IP67

2.8 Daimler Benz

3 商用車雙電機方案

電驅(qū)動橋可分為集中式電驅(qū)動橋和分布式電驅(qū)動橋。

分布式電驅(qū)動橋集成度高、結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕，但也存在著差速控制困難、簧下質(zhì)量大等問題。

集中式電驅(qū)動橋則具有成本低、對整車設(shè)計沖擊較小、開發(fā)難度低的優(yōu)點。

目前，分布式電驅(qū)動橋技術(shù)尚不成熟，因此，在較長一段時間內(nèi)，集中式電驅(qū)動橋依然會是電驅(qū)動橋的主流。

▲不同構(gòu)型驅(qū)動形式的比較

電機與減速器高度集成，釋放下底板空間，取消傳動軸，有利于整車布置。縮短了傳動鏈長度，取消了傳統(tǒng)差速器，傳動效率得以提高。電子差速的技術(shù)門檻高，匹配不好會出現(xiàn)輪胎過度磨損的問題。一般適合于爬坡要求不高、車速較高的公交、牽引車，或者車速要求不高、爬坡要求較高的重卡。

重卡載荷變化大，由單電機高效，向追求運行綜合高效

3.1 采埃孚雙電機輪邊驅(qū)動客車橋

輪邊電機構(gòu)型是從集中式到輪轂式構(gòu)型之間的過渡構(gòu)型，通常輪邊電機與固定速比減速器一起安裝在車架上，減速器輸出軸直接或通過短半軸與車輪相連來驅(qū)動車輪。

輪邊電機構(gòu)型優(yōu)勢在于舍棄了傳統(tǒng)的主減速器和差速器，不再經(jīng)由長半軸部件傳動，簡化了機械傳動結(jié)構(gòu)，降低了車載自重。

同時，減速器采用斜齒齒輪，相比主減常用的雙曲面齒輪，傳遞效率提高，制動回收能力提高，傳動平穩(wěn)，沖擊、振動和噪聲較小。

3.2 奔馳雙電機輪邊驅(qū)動卡車橋

3.3 越博動力雙電機集成4擋箱電驅(qū)橋

• 額定功率：70kW/70kw

• 峰值功率：140kW/140kw

• 額定扭矩：180Nm/180Nm

• 峰值扭矩：420Nm/420Nm

• 電壓平臺：540V

• 峰值轉(zhuǎn)速：11000rpm

• 變速箱擋位速比參數(shù)：

             ■ 一擋：45

             ■ 二擋：30.3

             ■ 三擋：12.95

             ■ 四擋：9.7

• 系統(tǒng)最大輸出扭矩：31600Nm

• 最高輸出轉(zhuǎn)速：600rpm

• 適配車型：8-12m公交或16-21t物流平臺車型

3.4 綠控雙電機集成2擋箱電驅(qū)橋

▲綠控STEA33300Z中央電驅(qū)橋

綠控采用相同電機不同變速箱速比的組合方式：

主變速箱速比：39.26/18.08

副箱速比：32.11/14.75

匹配車型：12m公交\18T灑水車

3.5 凱博易控雙電機驅(qū)動系統(tǒng)

3.6 AxleTech雙電機驅(qū)動橋

3.7 特斯拉

特斯拉semi電動卡車后橋電機也采用了類似的布置方式，兩個電機一前一后都安裝到橋殼上，分別驅(qū)動左右半軸。整車采用雙后橋結(jié)構(gòu)，每套驅(qū)動輪適配1組輪邊電機以及1套減速器為車輛提供驅(qū)動力。

3.8 WrightSpeed

4 總結(jié)

對于扭矩需求范圍廣、路況復(fù)雜的重載車輛來說，最高車速和最大車輪扭矩往往不可兼得，如果強行選擇單電機單擋方案，整個電驅(qū)動系統(tǒng)的重量/體積/成本都會變得無法承受，而雙電機多擋方案無疑具有較強的市場競爭力。

當(dāng)然，并不是雙電機什么都好，雖然雙電機效率方面有大的提升，性能方面也有保證，但是雙電機相對于單電機結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，需要更加復(fù)雜的動力耦合裝置和更加復(fù)雜的控制算法。

目前，雙電機整體電驅(qū)橋配多擋箱方案正被應(yīng)用于大噸位重卡車型上，以及盤式電機在客車上逐漸步入產(chǎn)業(yè)化階段，雙電機構(gòu)型展現(xiàn)出優(yōu)于單電機配多擋箱的傳統(tǒng)直驅(qū)方案的動力性和經(jīng)濟性表現(xiàn)，具有廣闊的市場前景。