雙電機動力系統構型的案例
商用車雙電機動力系統構型-行星排技術
針對純電動商用車種類多、 用途廣、 工況復雜等特點，本文結合國家重點研發計劃新能源汽車重點專項，研發了一種基于變速箱+行星排耦合的雙電機驅動系統新構型，可實現雙電機耦合驅動、協調再生制動、單電機獨立驅動/作業等多種工作模式，實現一種動力平臺滿足行駛與作業兩種使用需求。
1. 純電動商用車動力系統主流構型方案分析
目前國內外純電動商用車的主流驅動系統構型，可分為集中式和分布式驅動兩大類。
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THS系統動力總成
引言
國內新能源商用車領域， 新能源客車的規模應用取得了良好的示范效果。新能源專用車也有大規模應用，但總體以微型、 輕型的N1/N2 運輸產品為主， 急需在中重型、作業類的N2/N3 商用車領域取得突破。
針對純電動商用車種類多、 用途廣、 工況復雜等特點，本文結合國家重點研發計劃新能源汽車重點專項，研發了一種基于變速箱+行星排耦合的雙電機驅動系統新構型，可實現雙電機耦合驅動、協調再生制動、單電機獨立驅動/作業等多種工作模式，實現一種動力平臺滿足行駛與作業兩種使用需求。
1 純電動商用車動力系統主流構型方案分析
目前國內外純電動商用車的主流驅動系統構型，可分為集中式和分布式驅動兩大類。
集中式驅動系統又可分為兩種，一種是將傳統汽車動力系統更換為純電動力系統， 這種構型包括電機直驅、電機+減速器、電機+變速器等型式，如圖1（a）所示，這是中重型純電動商用車的主流構型，宇通客車、德國SIEMENS 公司的集中式驅動系統，已有規模化應用；另一種是將動力系統集成在驅動橋上， 包括電機直驅、 電機+減速器等型式，如圖1（b）所示，是中輕型純電動商用車的主流型式。
分布式驅動主要有輪邊電機+減速器、 輪轂電機+減速器、輪轂電機等型式，如圖1（c）所示，德國ZF、比亞迪的輪邊驅動橋在城市客車領域已有推廣， 在運輸與作業類商用車領域應用較少，英國Protean、荷蘭e-Traction 等公司的輪轂電機驅動系統，目前仍處于應用驗證階段，未有規模化應用。
展開 主流雙電機混合動力系統對比分析
一、主流雙電機混動系統對比分析
自1997年日本豐田汽車公司推出第一代雙電機混合動力系統的普銳斯以后，其新穎的構思、不俗的動力、超低的油耗、優越的駕駛感受引起了世界同行的關注， 同時也掀起了汽車行業開發雙電機混合動力汽車的浪潮。
之后，通用 Volt、本田 i-MMD、上汽 EDU 等雙電機混動系統相繼問世， 現就市場上幾款主流雙電機混合動力車型參數（表 1 信息源于網絡公告）及其搭載的雙電機混合動力系統（表 2 圖片源于網絡）做簡要的統計對比及優缺點分析。
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之后，通用 Volt、本田 i-MMD、上汽 EDU 等雙電機混動系統相繼問世， 現就市場上幾款主流雙電機混合動力車型參數（表 1 信息源于網絡公告）及其搭載的雙電機混合動力系統（表 2 圖片源于網絡）做簡要的統計對比及優缺點分析。
表 1 主流混合動力車型參數對比
表 2 主流混合動力系統及功能對比
對比整車參數來看， 這幾款雙電機混合動力車均為中型車，綜合 油 耗 在 4.1～5.88L/100km，比 同 級 別 燃油車節油率均在 30%以上（綜合油耗），燃油經濟性十分亮眼；百公里加速時間在 8.13～9S 之間，相較于同級別燃油車動力性也均有不同程度的提高。
從這四款車型搭載的雙電機混合動力系統 （表 2）來看，四種構型都有各自的優點及不足：
1.
展開 
深度解讀混合動力汽車雙電機驅動系統
本文以混合動力雙電機系統構型為切入點，對本田i-MMD系統和榮威 EDU系統進行了方案描述，重點分析了雙電機系統的工作模式及控制原理，同時對雙電機系統起步控制和換擋協調控制過程進行了說明。
1. 本田i-MMD雙電機系統構型
本田雅閣i-MMD（Intelligent Multi-Mode Drive）系統技術方案結構如圖1所示，其動力驅動系統主要包括2.0 L發動機、驅動電機、發電機、離合器以及傳動機構等。其中，驅動電機、發電機以及離合器集成形成了電動耦合 e-CVT，取代了傳統的變速箱，發電機始終與發動機相連，主要用于發電，驅動電機與驅動車輪相連，主要用于驅動車輛行駛，在制動的時候，電機可以回收能量對電池進行充電。
圖一
雅閣混合動力汽車搭載了 i-MMD 雙電機系統，整車動力來源采用了以驅動電機為主，發動機為輔的設計，可以實現純電動、混合動力以及發動機直驅的模式功能。純電動模式下利用驅動電機驅動車輪；混動模式下發動機啟動通過發電機給驅動電機充電，再讓驅動電機驅動車輪；發動機直驅模式下離合器閉合，發動機作為動力源與傳動系相連驅動車輪。通過三種模式有效切換，使得車輛表現出了更為出色的動力與節油優勢。
2. 本田i-MMD雙電機系統工作模式
（1）純電動模式驅動
在純電動模式下，動力系統能量傳遞如圖2中所示的箭頭方向。在這種模式下，發動機不工作，動力分離裝置離合器斷開，驅動車輛行駛的能量直接來源于動力電池，動力電池儲存的電能經由逆變器提供給驅動電機，驅動電機驅動車輛前進或者后退。在車輛制動時，所產生的能量將被回收充入動力電池內進行儲存。
圖2
（2）混合動力模式驅動
在混合動力模式下，動力系統能量傳遞如圖3中所示的箭頭方向。
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本文以混合動力雙電機系統構型為切入點，對本田i-MMD系統和榮威 EDU系統進行了方案描述，重點分析了雙電機系統的工作模式及控制原理，同時對雙電機系統起步控制和換擋協調控制過程進行了說明。
1. 本田i-MMD雙電機系統構型
本田雅閣i-MMD（Intelligent Multi-Mode Drive）系統技術方案結構如圖1所示，其動力驅動系統主要包括2.0 L發動機、驅動電機、發電機、離合器以及傳動機構等。其中，驅動電機、發電機以及離合器集成形成了電動耦合 e-CVT，取代了傳統的變速箱，發電機始終與發動機相連，主要用于發電，驅動電機與驅動車輪相連，主要用于驅動車輛行駛，在制動的時候，電機可以回收能量對電池進行充電。
圖一
雅閣混合動力汽車搭載了 i-MMD 雙電機系統，整車動力來源采用了以驅動電機為主，發動機為輔的設計，可以實現純電動、混合動力以及發動機直驅的模式功能。純電動模式下利用驅動電機驅動車輪；混動模式下發動機啟動通過發電機給驅動電機充電，再讓驅動電機驅動車輪；發動機直驅模式下離合器閉合，發動機作為動力源與傳動系相連驅動車輪。通過三種模式有效切換，使得車輛表現出了更為出色的動力與節油優勢。
2. 本田i-MMD雙電機系統工作模式
（1）純電動模式驅動
在純電動模式下，動力系統能量傳遞如圖2中所示的箭頭方向。在這種模式下，發動機不工作，動力分離裝置離合器斷開，驅動車輛行駛的能量直接來源于動力電池，動力電池儲存的電能經由逆變器提供給驅動電機，驅動電機驅動車輛前進或者后退。在車輛制動時，所產生的能量將被回收充入動力電池內進行儲存。
圖2
（2）混合動力模式驅動
在混合動力模式下，動力系統能量傳遞如圖3中所示的箭頭方向。
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本文以混合動力雙電機系統構型為切入點，對本田i-MMD系統和榮威 EDU系統進行了方案描述，重點分析了雙電機系統的工作模式及控制原理，同時對雙電機系統起步控制和換擋協調控制過程進行了說明。
1. 本田i-MMD雙電機系統構型
本田雅閣i-MMD（Intelligent Multi-Mode Drive）系統技術方案結構如圖1所示，其動力驅動系統主要包括2.0 L發動機、驅動電機、發電機、離合器以及傳動機構等。其中，驅動電機、發電機以及離合器集成形成了電動耦合 e-CVT，取代了傳統的變速箱，發電機始終與發動機相連，主要用于發電，驅動電機與驅動車輪相連，主要用于驅動車輛行駛，在制動的時候，電機可以回收能量對電池進行充電。
圖一
雅閣混合動力汽車搭載了 i-MMD 雙電機系統，整車動力來源采用了以驅動電機為主，發動機為輔的設計，可以實現純電動、混合動力以及發動機直驅的模式功能。純電動模式下利用驅動電機驅動車輪；混動模式下發動機啟動通過發電機給驅動電機充電，再讓驅動電機驅動車輪；發動機直驅模式下離合器閉合，發動機作為動力源與傳動系相連驅動車輪。通過三種模式有效切換，使得車輛表現出了更為出色的動力與節油優勢。
2. 本田i-MMD雙電機系統工作模式
（1）純電動模式驅動
在純電動模式下，動力系統能量傳遞如圖2中所示的箭頭方向。在這種模式下，發動機不工作，動力分離裝置離合器斷開，驅動車輛行駛的能量直接來源于動力電池，動力電池儲存的電能經由逆變器提供給驅動電機，驅動電機驅動車輛前進或者后退。在車輛制動時，所產生的能量將被回收充入動力電池內進行儲存。
圖2
（2）混合動力模式驅動
在混合動力模式下，動力系統能量傳遞如圖3中所示的箭頭方向。
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1. 本田i-MMD雙電機系統構型
本田雅閣i-MMD（Intelligent Multi-Mode Drive）系統技術方案結構如圖1所示，其動力驅動系統主要包括2.0 L發動機、驅動電機、發電機、離合器以及傳動機構等。其中，驅動電機、發電機以及離合器集成形成了電動耦合 e-CVT，取代了傳統的變速箱，發電機始終與發動機相連，主要用于發電，驅動電機與驅動車輪相連，主要用于驅動車輛行駛，在制動的時候，電機可以回收能量對電池進行充電。
圖一
雅閣混合動力汽車搭載了 i-MMD 雙電機系統，整車動力來源采用了以驅動電機為主，發動機為輔的設計，可以實現純電動、混合動力以及發動機直驅的模式功能。純電動模式下利用驅動電機驅動車輪；混動模式下發動機啟動通過發電機給驅動電機充電，再讓驅動電機驅動車輪；發動機直驅模式下離合器閉合，發動機作為動力源與傳動系相連驅動車輪。通過三種模式有效切換，使得車輛表現出了更為出色的動力與節油優勢。
2. 本田i-MMD雙電機系統工作模式
（1）純電動模式驅動
在純電動模式下，動力系統能量傳遞如圖2中所示的箭頭方向。在這種模式下，發動機不工作，動力分離裝置離合器斷開，驅動車輛行駛的能量直接來源于動力電池，動力電池儲存的電能經由逆變器提供給驅動電機，驅動電機驅動車輛前進或者后退。在車輛制動時，所產生的能量將被回收充入動力電池內進行儲存。
圖2
（2）混合動力模式驅動
在混合動力模式下，動力系統能量傳遞如圖3中所示的箭頭方向。
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1. 本田i-MMD雙電機系統構型
本田雅閣i-MMD（Intelligent Multi-Mode Drive）系統技術方案結構如圖1所示，其動力驅動系統主要包括2.0 L發動機、驅動電機、發電機、離合器以及傳動機構等。其中，驅動電機、發電機以及離合器集成形成了電動耦合 e-CVT，取代了傳統的變速箱，發電機始終與發動機相連，主要用于發電，驅動電機與驅動車輪相連，主要用于驅動車輛行駛，在制動的時候，電機可以回收能量對電池進行充電。
圖一
雅閣混合動力汽車搭載了 i-MMD 雙電機系統，整車動力來源采用了以驅動電機為主，發動機為輔的設計，可以實現純電動、混合動力以及發動機直驅的模式功能。純電動模式下利用驅動電機驅動車輪；混動模式下發動機啟動通過發電機給驅動電機充電，再讓驅動電機驅動車輪；發動機直驅模式下離合器閉合，發動機作為動力源與傳動系相連驅動車輪。通過三種模式有效切換，使得車輛表現出了更為出色的動力與節油優勢。
2.
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本文以混合動力雙電機系統構型為切入點，對本田i-MMD系統和榮威 EDU系統進行了方案描述，重點分析了雙電機系統的工作模式及控制原理，同時對雙電機系統起步控制和換擋協調控制過程進行了說明。
1. 本田i-MMD雙電機系統構型
本田雅閣i-MMD（Intelligent Multi-Mode Drive）系統技術方案結構如圖1所示，其動力驅動系統主要包括2.0 L發動機、驅動電機、發電機、離合器以及傳動機構等。其中，驅動電機、發電機以及離合器集成形成了電動耦合 e-CVT，取代了傳統的變速箱，發電機始終與發動機相連，主要用于發電，驅動電機與驅動車輪相連，主要用于驅動車輛行駛，在制動的時候，電機可以回收能量對電池進行充電。
圖一
雅閣混合動力汽車搭載了 i-MMD 雙電機系統，整車動力來源采用了以驅動電機為主，發動機為輔的設計，可以實現純電動、混合動力以及發動機直驅的模式功能。純電動模式下利用驅動電機驅動車輪；混動模式下發動機啟動通過發電機給驅動電機充電，再讓驅動電機驅動車輪；發動機直驅模式下離合器閉合，發動機作為動力源與傳動系相連驅動車輪。
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本文以混合動力雙電機系統構型為切入點，對本田i-MMD系統和榮威 EDU系統進行了方案描述，重點分析了雙電機系統的工作模式及控制原理，同時對雙電機系統起步控制和換擋協調控制過程進行了說明。
1. 本田i-MMD雙電機系統構型
本田雅閣i-MMD（Intelligent Multi-Mode Drive）系統技術方案結構如圖1所示，其動力驅動系統主要包括2.0 L發動機、驅動電機、發電機、離合器以及傳動機構等。其中，驅動電機、發電機以及離合器集成形成了電動耦合 e-CVT，取代了傳統的變速箱，發電機始終與發動機相連，主要用于發電，驅動電機與驅動車輪相連，主要用于驅動車輛行駛，在制動的時候，電機可以回收能量對電池進行充電。
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雅閣混合動力汽車搭載了 i-MMD 雙電機系統，整車動力來源采用了以驅動電機為主，發動機為輔的設計，可以實現純電動、混合動力以及發動機直驅的模式功能。
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深度解讀混合動力汽車雙電機驅動系統
本文以混合動力雙電機系統構型為切入點，對本田i-MMD系統和榮威 EDU系統進行了方案描述，重點分析了雙電機系統的工作模式及控制原理，同時對雙電機系統起步控制和換擋協調控制過程進行了說明。
1. 本田i-MMD雙電機系統構型
本田雅閣i-MMD（Intelligent Multi-Mode Drive）系統技術方案結構如圖1所示，其動力驅動系統主要包括2.0 L發動機、驅動電機、發電機、離合器以及傳動機構等。其中，驅動電機、發電機以及離合器集成形成了電動耦合 e-CVT，取代了傳統的變速箱，發電機始終與發動機相連，主要用于發電，驅動電機與驅動車輪相連，主要用于驅動車輛行駛，在制動的時候，電機可以回收能量對電池進行充電。
圖一
雅閣混合動力汽車搭載了 i-MMD 雙電機系統，整車動力來源采用了以驅動電機為主，發動機為輔的設計，可以實現純電動、混合動力以及發動機直驅的模式功能。純電動模式下利用驅動電機驅動車輪；混動模式下發動機啟動通過發電機給驅動電機充電，再讓驅動電機驅動車輪；發動機直驅模式下離合器閉合，發動機作為動力源與傳動系相連驅動車輪。通過三種模式有效切換，使得車輛表現出了更為出色的動力與節油優勢。
2.
展開 日本本田雙電機混合動力系統的先進技術
目前已于2013年開發出插電式智能多模式驅動系統(i-MMD)，該系統作為雙電機混合動力系統，具有與傳統型內燃機+變速器系統驅動方式迥異的動力傳動系統。
本田公司通過引進電驅系統的先進技術，于2016年成功開發了第二代i-MMD，又于2018年開發出了第三代i-MMD，實現了i-MMD系統的小型化并提高了性能。2018年發布的第三代i-MMD是通過裝置小型化以提高標準部件商品性，同時兼顧高效率與靜音性的目標而進行開發的，本文介紹了該技術的總體概況(圖1)。
圖1 本田公司的i-MMD外觀
1 本田公司混合動力系統概要
i-MMD是以串聯式混合動力為基礎，同時可直接與發動機進行串聯或并聯。靈活運用如圖2所示的3種驅動模式，最大限度地發揮發動機、電機等結構要素的潛能，實現了高效的能量管理。
圖2 3種駕駛模式
EV的驅動模式是利用儲存在高電壓蓄電池中的電能而實現行駛的。避開熱效率較低的發動機部分負荷下的運轉工況，達到可提高低速工況下效率的目的。在減速時也可實現車輛的制動能量再生。
混合動力驅動模式是利用發動機發電以驅動電機行駛的模式(通常是在市區行駛或需要強勁加速動力時方才運用該模式)。主動利用熱效率較高的發動機運行工況，達到在中、高車速區域高效運轉的目標。
發動機驅動模式是指將發動機的驅動力直接傳遞到車軸的模式(在以中、高車速行駛時，通過降低傳動摩擦以實現高效發動機運轉)。高速巡航時車輛要求的功率與發動機高效區域相一致的情況下，可有效運用機械傳動，以此提高系統效率。
有效利用高壓蓄電池并通過電力輔助及充電功能，可以提升發動機高運行工況的利用頻度，以及利用高功率電機以實現車輛強勁而順暢的加速性能，兼顧了環保性能與駕駛體驗。
展開 純電動汽車雙電機驅動構型大盤點
3.8 WrightSpeed
4 總結
對于扭矩需求范圍廣、路況復雜的重載車輛來說，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，整個電驅動系統的重量/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構更加復雜，需要更加復雜的動力耦合裝置和更加復雜的控制算法。
目前，雙電機整體電驅橋配多擋箱方案正被應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業化階段，雙電機構型展現出優于單電機配多擋箱的傳統直驅方案的動力性和經濟性表現，具有廣闊的市場前景。
展開 混合動力系統主流動力構型方案對比研究
3.3.3 雙行星排系統分析及適用市場
該系統同樣由發動機、2 個電機和雙行星排等部件組成[11]，相比雙電機直聯系統省去了離合器機構，加入了雙行星排結構作為變速機構。發動機連接前排行星架、發電機連接前排太陽輪、前排齒圈與后排行星架連接、后排齒圈鎖死、后排太陽輪連接驅動電機[12]，具體構型如圖8 所示。
圖8 混聯雙行星排系統構型
該構型優勢是發動機轉速與車速解耦，可以通過控制發電機轉速和轉矩將發動機始終控制在高效區內。不足之處是由于沒有離合器機構，發動機起/停機時，振動噪音較大、車輛存在頓戳感，在駕駛習慣不好的情況下（發動機驅動時，頻繁松/踩加速踏板），會存在發動機頻繁起/停的情況。由于驅動電機連接在變速器后排輸出軸[13]，高速情況下，無法避免電機轉速過高，電機弱磁消耗依然較大，效率低。
能耗方面，由于該系統屬于深度混合動力系統，在中、低速工況下與雙電機直聯系統類似，節油率一般30%左右。較雙電機直聯系統而言，更適合爬坡工況，不適合高速工況，適用于平原或山區城市公交市場。
3.3.4 帶變速器雙行星排系統分析及適用市場
該系統在混聯雙行星排系統[14]基礎上，在驅動電機后面加了一個低擋變速器[15]，具體構型如圖9所示。
圖9 混聯雙行星排變速器系統構型
變速器的加入可以保障在其高速工況下，避免上述雙行星排系統電機高速弱磁大、效率低的問題，這樣電機和發動機的都可以在高效區運行。其缺點就是系統有2套變速機構，控制復雜，可靠性和成本均會有所降低。
該系統在城市工況下，與前面兩套混聯式系統類似，節油率都為30%左右，高速工況下節油率也可達到15%～20%左右，其適用性較前面幾套系統都要更強，不僅適合山區大爬坡度工況也適用于高速工況。適用各種車型需求：平原城市、山區城市、城際公交市場、長途客運市場。
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