電動汽車四驅系統介紹

◆文/山東 程增木

電動汽車四驅系統介紹

◆文/山東 程增木

一、電動四驅系統與傳統四驅系統的差異

傳統四驅系統實際上就是普通燃油車通過分動器、傳動軸及差速器等主要的傳統部件實現四輪驅動，發動機是其唯一僅有的動力來源。在傳統的四驅系統里面，分動器、傳動軸及差速器這些零件是必須存在的，它們主要是實現動力的傳遞和分配，而這些零件在電動四驅系統中是可以部分甚至全部取消。

在電動四驅系統中，允許存在多個動力來源，可以是傳統發動機，也可以是電機，但一套“電動四驅”系統里至少存在一臺可以驅動車輛的電機，正是多股動力的存在，才免去了動力分配和傳遞的零件。其中，差速器(差速鎖)的類型決定了傳統四驅系統的操控性能、越野性能、脫困性能等，簡單地說就是硬件決定性能。而電動四驅系統實際上并非單純依靠零部件的優劣決定其各項性能，宏觀世界主要通過ECU控制其前后橋、車輪間的扭矩分配，其實就是軟件決定性能。在大多數傳統SUV上面普及的電子輔助系統，也可在新能源汽車上得到應用，考慮到電子輔助系統的性能在進一步強化，未來在新能源車上的使用率應該很高。

二、電動四驅系統的優缺點

整體而言，電動四驅系統能夠取消部分傳動零件，以提高空間的利用效率及傳遞效率，最直觀的便是后排地臺的凸起程度及油耗(電耗)的高低。

根據車輛定位屬性，可以輕易改變車輛的驅動方式(前驅、后驅)。以具備前后電機的電動車為例，在同一臺車輛上，理論上通過調整控制邏輯就能滿足這兩種不同需求，目前傳統四驅系統暫時無法輕易實現的。

而電動四驅系統完全依靠電氣零件，在各種惡劣的野外場地下其可靠性和穩定性表現都令人擔憂。尤其是電池在溫度較低時，會產生虧電情況，對于經常在酷寒地區使用的車輛無疑會有極大的影響。所以，電動四驅系統暫時僅適配于轎車和城市SUV。

三、電動車如何實現四驅

1.單電機配傳動軸

純電動汽車的基本結構和我們兒時玩的四驅車大致相當，而四驅車通過一根傳動軸(圖1)就能實現簡單的“全時四驅”，這種方式同樣能應用到純電動汽車上。

圖1 單電機傳動軸示意圖

以寶馬X5 Xdrive40e為例(雖然非純電動汽車)，它只有一臺電機，設置在發動機和變速器之間，依靠傳統的四驅系統結構實現四輪傳動。這種結構最大的優點便是結構簡單，由于電機的設置在變速器之前，車輛的匹配工作主要集中在發動機和電機進行融合時的平順性，前后橋間的扭矩分配也只需用普通X5的那套邏輯便可。無論是研發成本和制造成本都能得到極大的控制，可謂本小利大。不過，隨之而來的是較大的車重和較低的傳動效率，一定程度上會影響車輛純電續航里程。

目前，這種技術多用于歐洲車企的混合動力車型，尤其是豪車集團(ABB等)，主要原因還是技術相對簡單、容易實現，并且歐洲廠商普通認同混合動力技術僅僅是短暫的過渡技術罷了，其研發導向更多的是向純電動、氫能源或者生物能源發展，甚至可以認為目前歐洲車企大部分的混動技術、電動四驅技術只是應付歐盟超級嚴苛的減排政策。

2.雙電機全輪驅動

前后驅動橋各布置一臺電機，伴以傳統的差速器實現四驅。目前只有特斯拉的轎車和SUV采用這種結構。特斯拉Model S P85D是首個使用該種布置方式的量產純電動車型，特斯拉工程師通過在普通Model S的前軸加裝一個與后橋一樣的電機實現，換來的卻是相當優秀的運動性能，尤其是加速性能，Model S四驅版的官方百公里加速為2.8s，特斯拉雙電機驅動系統如圖2所示。

圖2 特斯拉雙電機驅動系統

理論上，只要特斯拉愿意通過調整控制邏輯，這種結構便可實現任何一種四驅(全時、分時、適時)，更不用說簡單的前驅和后勁了。

特斯拉Model X 則是采用特斯拉Model S 的平臺設計的，所以其通過性能及越野性能主要由電子輔助系統決定，這基本是主流城市SUV用的。當然，我們不能確定特斯拉Model X 是否會配備傳統的差速鎖，如果可能，電動汽車的越野性能也相當值得期待。

3.輪轂電機或輪邊電機(四個電機)

輪轂電機或輪邊電機的區別在于：前者的輪轂就是電機的轉子，而軸承座(羊角)作為定子。后者則是普通電機安置在車輪旁邊，需要傳動軸驅動車輛，輪轂電機爆炸圖如圖3所示。

這種結構也能和雙電機的結構一樣，原理上可以實現任何一種驅動形式，但是由于成本過高，目前還沒有廠家推出量產車，更多的是作為試驗車或者改裝車存在，就如巴博斯給奔馳E級裝上四個輪轂電機。

圖3 輪轂電機爆炸圖

四輪電機可以極大地節省空間，并且每個車輪都是一個獨立的動力單元，反應更快，效率更高，是目前傳統四驅技術無法做到的。如果電氣系統的可靠性足以媲美傳統機械式四驅系統，那么采用輪轂電機或輪邊電機的SUV，其越野能力(脫困能力)在理論上是完全可以超越當前所有硬派SUV的。

四、總結

電動四驅系統不僅能滿足家庭轎車和城市SUV的行駛需求，還能為超跑提供前所未有的性能表現，雖然電動四驅系統在惡劣環境下的表現有待考證，但隨著電氣零部件技術的持續改進，人們觀念的改變，相信未來也會有部分車廠給自己的的“硬派越野車”搭載。

(作者程增木工作單位：山東交通學院)