混合动力汽车双电机驱动系统的优缺点和耦合方式

对于电动汽车来说，双电机相对于单电机加主减速器或变速箱的方案在提高驱动效率方面的优势有四：

电动机的高效区间虽然比内燃机大得多，但是汽车的转速和转矩要求太宽了：强大的加速性能和爬坡能力需要大的扭矩，而速度从零到上百km/h则对转速范围有非常高的要求。

虽然大部分中高速工况下电动机的效率都能很高，但是在低速重载、高速轻载等情况下，电动机的效率会比高效率的区间下降20-30%。

双电机则可以通过不同的搭配，让系统的高效区扩大，提升效率。

在双电机耦合驱动系统中，有四个可能的操作模式：单电机驱动模式、双电机驱动模式、单电机再生制动模式、双电机再生制动模式。

驱动效率和回收效率其实是一回事，当电动机工作在电动模式的时候就是驱动效率，工作在发电模式的时候就是回收效率，两台电机拥有更多的高回收效率空间，可以提高制动能量回收的效率。

单个电机要想达到更高的效率可以通过搭配多档位变速箱实现，但是如果搭配变速箱，就会有换档动力中断的问题，而使用双电机协调控制则不会出现动力中断。

通过把单个电机分解为两个电机，可以让电机的制造难度降低，总重量也可以降低。

实际上，一台100kw的电机性能不需要由一台60kw的电机和另一台40kw的电机加起来提供，一般情况下，一台40kw左右和一台30kw左右的电机组成的双电机系统就可以提供甚至超过一台100kw电机的性能，同时总重量一般可以降低30%甚至更多。

当然，并不是双电机什么都好，虽然双电机效率方面有大的提升，性能方面也有保证，但是双电机相对于单电机结构更加复杂，需要更加复杂的动力耦合装置和更加复杂的控制算法。

双电机驱动按照两台电机动力耦合的方式可以分为以下类型：

顾名思义，转矩耦合就是两个电机的转矩相加，动力系统输出的转矩是两台电机转矩的和，但是两台电机的转速是相同的，或者固定比例。

我们知道，每台电机都有一个高效率的区间，而转矩耦合让系统在两个电机各自的高效率区间的基础上又增加了一个高效率区间，达到了三个高效率区间。

这种系统的优势是结构简单，比如可以直接一台电机驱动前轴，一台电机驱动后轴，控制算法也更简单，特斯拉ModelS采用的就是这种系统。

根据转矩耦合的定义，估计大家也很容易理解转速耦合了，转速耦合就是系统输出的转速是两个电机的转速之和，但是两台电机的转矩是相同的，或者固定比例，同样的道理，两个电机在高效率区间工作，系统又增加了一个高效率区间，达到了三个高效率区间。转速耦合一般采用行星齿轮作为耦合机构，结构要更复杂一点，这种方式转矩偏小，所以一般适合轻载且负荷变化小的微型汽车。

双耦合，也称为混合耦合，是通过更加复杂的动力传输组件，让两台电机即可以实现转矩耦合，又可以实现转速耦合，如此两个电机的高效率工作区间，在转速耦合和转矩耦合的情况下，各增加一个高效率区间，从而达到了四个高效率区间。

综合来看，双耦合的方式肯定是优势最为明显，对效率提升也最大，缺点就是控制起来更复杂，控制算法考虑的变量更多，技术难度更大。

参考文献：

1、朱玉龙，百度有驾，2018年9月28日。

2、xinhesun，百度有驾，2018年9月27日。

3、愚树，百度有驾，2018年4月25日。