楊復(fù)鈺，張寶迪，呂沁陽，張欣

（北京交通大學(xué)機(jī)械與電子控制學(xué)院，北京 100044）

隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染的壓力不斷加重，電動汽車被認(rèn)為是符合未來發(fā)展趨勢的重要新能源汽車，電動汽車的技術(shù)也在不斷發(fā)展，但續(xù)駛里程短、電池使用壽命較短等因素制約了其進(jìn)一步推廣。所以，優(yōu)化電動汽車的整車驅(qū)動構(gòu)型、提高系統(tǒng)能量利用率等方法就成為改善電動汽車性能的關(guān)鍵，并對未來電動汽車進(jìn)一步推廣有重要意義。電動汽車的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定其基本的動力性能，并對電動汽車的設(shè)計開發(fā)起著至關(guān)重要的作用。雙電機(jī)耦合構(gòu)型具有低能耗、動力性強(qiáng)、傳輸效率高、節(jié)能潛力大等特點，正逐漸成為新能源汽車領(lǐng)域的研究熱點。

電動汽車雙電機(jī)耦合構(gòu)型根據(jù)布置形式的不同可以分為3種結(jié)構(gòu)形式，如圖1所示：前后軸式結(jié)構(gòu)、同軸式結(jié)構(gòu)、兩軸式結(jié)構(gòu)。

圖1 雙電機(jī)耦合構(gòu)型的布置形式

目前雙電機(jī)動力總成類型主要分為兩大類：一類是沒有動力耦合機(jī)構(gòu)的雙電機(jī)總成，另一類是有動力耦合機(jī)構(gòu)的雙電機(jī)總成。沒有動力耦合機(jī)構(gòu)的雙電機(jī)耦合構(gòu)型主要代表為前后軸式結(jié)構(gòu)，耦合控制方式為轉(zhuǎn)矩耦合。有動力耦合機(jī)構(gòu)的雙電機(jī)耦合構(gòu)型主要有同軸式結(jié)構(gòu)和兩軸式結(jié)構(gòu)，耦合控制方式分為轉(zhuǎn)速耦合、轉(zhuǎn)矩耦合或者同時具備轉(zhuǎn)速耦合和轉(zhuǎn)矩耦合。針對上述構(gòu)型的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)特點、耦合控制方式等進(jìn)行歸納，見表1。

表1 雙電機(jī)耦合構(gòu)型的特點

常見耦合機(jī)構(gòu)主要有行星齒輪耦合機(jī)構(gòu)、變速器耦合機(jī)構(gòu)、同軸耦合機(jī)構(gòu)等。轉(zhuǎn)速耦合是通過耦合機(jī)構(gòu)實現(xiàn)的轉(zhuǎn)速疊加，動力總成的最高轉(zhuǎn)速將增加；轉(zhuǎn)矩耦合能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)矩疊加，動力總成的最大轉(zhuǎn)矩將增大，不同的耦合控制方式可以滿足不同的系統(tǒng)需求。同時具備轉(zhuǎn)速耦合和轉(zhuǎn)矩耦合方式的耦合機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，在工作時，動力總成可以選擇轉(zhuǎn)速耦合工作模式或轉(zhuǎn)矩耦合工作模式，通過調(diào)整工作模式以提高能量利用率。

目前，雙電機(jī)前后軸式結(jié)構(gòu)在市場上應(yīng)用較為廣泛，對其研究主要集中在提升經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性控制等方面，針對同軸式結(jié)構(gòu)和兩軸式結(jié)構(gòu)的研究還主要集中在構(gòu)型設(shè)計和控制策略等方面，關(guān)于構(gòu)型的一些研究成果主要圍繞行星齒輪耦合結(jié)構(gòu)進(jìn)行。針對不同驅(qū)動系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，本文將從各系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點、耦合控制方式、應(yīng)用研究現(xiàn)狀展開介紹。

1 雙電機(jī)前后軸式驅(qū)動系統(tǒng)

1.1 結(jié)構(gòu)特點及耦合控制方式

雙電機(jī)前后軸式驅(qū)動可以實現(xiàn)四輪驅(qū)動，圖2為雙電機(jī)前后軸式驅(qū)動系統(tǒng)布置形式示意圖。該結(jié)構(gòu)形式的特點是，兩臺電機(jī)分別位于前后驅(qū)動軸上，兩個電機(jī)各自搭載獨立的減速器和差速器等部件，分別向前、后軸輸出動力，可以實現(xiàn)四輪驅(qū)動。兩個電機(jī)的動力通過電控模塊控制驅(qū)動輪在路面上合成，不需要耦合機(jī)構(gòu)即可實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩耦合。

圖2 雙電機(jī)前后軸式驅(qū)動系統(tǒng)

1.2 應(yīng)用與研究現(xiàn)狀

應(yīng)用方面，當(dāng)前市場上雙電機(jī)前后軸式驅(qū)動系統(tǒng)較為常見，常用于高檔電動汽車中。特斯拉Model S和Model X、蔚來ES6和ES8、北京奔馳EQC等均采用了雙電機(jī)前后軸式驅(qū)動系統(tǒng)。

在穩(wěn)定性控制研究方面，孫大許等采用基于徑向基函數(shù)的自適應(yīng)控制算法實現(xiàn)驅(qū)動防滑功能，仿真結(jié)果表明，能在不同路面工況下實現(xiàn)電動汽車的驅(qū)動防滑功能。李洋等為了得到前后軸驅(qū)動/制動的分配系數(shù)將前后輪附著極限作為優(yōu)化目標(biāo)，提升了車輛行駛穩(wěn)定性。KLOMP等利用二次約束線性規(guī)劃的方法來解決驅(qū)/制動和轉(zhuǎn)彎時的力分布優(yōu)化問題，確保前后軸驅(qū)動電動車穩(wěn)定行駛。文獻(xiàn)［11］對車輛的驅(qū)動防滑和轉(zhuǎn)向控制算法進(jìn)行了研究和驗證，結(jié)果表明，控制算法均可有效抑制驅(qū)動輪的過度滑轉(zhuǎn)，保證行車穩(wěn)定性。

在轉(zhuǎn)矩分配研究方面，余卓平和王軍年等分別提出通過轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配的方法來提高電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)效率。GAO Yue等基于動態(tài)規(guī)劃方法，在一定的驅(qū)動周期內(nèi)優(yōu)化了雙電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩分配控制策略，提升了驅(qū)動系統(tǒng)效率，減少了功率損耗。孟祥飛等設(shè)計了雙模糊控制器，對雙電機(jī)純電動模式下的轉(zhuǎn)矩分配問題進(jìn)行優(yōu)化分配，并采用遺傳算法對系統(tǒng)的控制規(guī)則進(jìn)行多目標(biāo)尋優(yōu)來提升系統(tǒng)綜合效率。YUAN Xibo等通過建立電機(jī)損耗模型，確定了給定速度下的轉(zhuǎn)矩與電機(jī)效率的關(guān)系，制定了相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩分配策略和優(yōu)化方案。

雙電機(jī)前后軸式驅(qū)動車型一般配置單速變速器，依靠電機(jī)實現(xiàn)調(diào)速，結(jié)構(gòu)簡單，控制方便；制動能量回收可以利用前后軸上的兩個電機(jī)進(jìn)行，其能量回收效率具有明顯優(yōu)勢。目前的文獻(xiàn)中，控制策略方面的驗證多通過仿真進(jìn)行，并沒有進(jìn)行實車驗證；針對不同的路面附著系數(shù)還沒有不同的轉(zhuǎn)矩分配方案，整車經(jīng)濟(jì)性還有進(jìn)一步提升的空間；該結(jié)構(gòu)形式目前仍然采用傳統(tǒng)的差速器進(jìn)行機(jī)械差速，因此，為了避免打滑等情況在差速系統(tǒng)中增加了鎖止裝置，一方面增加了復(fù)雜程度，一方面會對車輛的四驅(qū)性能產(chǎn)生一定的影響。針對目前結(jié)構(gòu)形式不足、控制策略缺少實車驗證以及如何更加智能地實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩節(jié)能分配等問題，仍需開展進(jìn)一步的研究工作。

2 雙電機(jī)同軸式驅(qū)動系統(tǒng)

2.1 結(jié)構(gòu)特點及耦合控制方式

雙電機(jī)同軸式驅(qū)動系統(tǒng)的驅(qū)動形式為雙電機(jī)同軸兩驅(qū)。該結(jié)構(gòu)的特點是兩個電機(jī)同軸輸出動力，由于其縱向尺寸和重量比較大，常布置于電動客車中。目前，常見的雙電機(jī)同軸式結(jié)構(gòu)有匹配AMT的雙電機(jī)耦合驅(qū)動系統(tǒng)、電機(jī)中空軸式雙電機(jī)耦合驅(qū)動系統(tǒng)，如圖3所示。

圖3 雙電機(jī)同軸式驅(qū)動系統(tǒng)

圖3a為匹配AMT的雙電機(jī)耦合驅(qū)動系統(tǒng)，一般由主驅(qū)電機(jī)、AMT變速器和雙輸出端輔助電機(jī)構(gòu)成。主驅(qū)電機(jī)與輔助電機(jī)動力進(jìn)行同軸轉(zhuǎn)矩耦合，最終通過輔助電機(jī)輸出到驅(qū)動橋。該構(gòu)型結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，但縱向尺寸較長會降低布置靈活性，此外，主驅(qū)電機(jī)工作時會拖拽輔助電機(jī)工作導(dǎo)致傳動效率降低。

圖3b為電機(jī)中空軸式雙電機(jī)耦合驅(qū)動系統(tǒng)，一般由雙電機(jī)和一個多擋變速器構(gòu)成。電機(jī)1與輸出軸1相連，中空式電機(jī)2與輸出軸2相連，電機(jī)1和電機(jī)2分別通過兩個輸出軸將動力輸入到變速器齒輪上，通過換擋機(jī)構(gòu)選擇將動力傳遞。兩個電機(jī)在切換工作模式時可以實現(xiàn)動力補(bǔ)償，所以在模式切換時無動力中斷現(xiàn)象，但兩個電機(jī)只有高轉(zhuǎn)速運行時才能保證高轉(zhuǎn)速需求。

2.2 應(yīng)用與研究現(xiàn)狀

在匹配AMT的雙電機(jī)耦合驅(qū)動系統(tǒng)方面，蘇州綠控傳動科技有限公司，南京越博動力系統(tǒng)股份有限公司基于AMT變速器開發(fā)出多種動力組合方案，廣泛應(yīng)用于純電動公交車、電動巴士、景區(qū)旅游車等。劉正偉對電動客車無同步器AMT換擋過程控制進(jìn)行了研究。曹廣富針對搭載AMT的純電動客車動力特性進(jìn)行了研究。

在電機(jī)中空軸式雙電機(jī)耦合驅(qū)動系統(tǒng)方面，北汽新能源申請的雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動專利構(gòu)型中的兩個電機(jī)采用電機(jī)中空軸式同軸布置并搭配變速器調(diào)速，可以實現(xiàn)雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動。李磊等申請的中空軸式雙電機(jī)驅(qū)動結(jié)構(gòu)專利，可以使電動汽車的動力多擋控制輸出，換擋過程沒有動力中斷。于濤等提出一種中空軸式雙電機(jī)單行星排動力系統(tǒng)，但其中一個電機(jī)不能單獨工作，并且雙電機(jī)的轉(zhuǎn)矩必須滿足行星齒輪特性參數(shù)才能實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩耦合。

目前階段，已經(jīng)匹配AMT的雙電機(jī)耦合驅(qū)動系統(tǒng)的純電動車輛主要應(yīng)用于純電動客車中，但由于AMT變速器自身結(jié)構(gòu)的原因，換擋過程存在動力中斷現(xiàn)象，影響乘車體驗。電機(jī)中空軸式雙電機(jī)耦合驅(qū)動系統(tǒng)實現(xiàn)難度較大，要滿足電機(jī)中空并且要實現(xiàn)兩個電機(jī)耦合。該種構(gòu)型目前多見于專利和文獻(xiàn)中，相關(guān)研究僅停留在仿真試驗階段，難以實際應(yīng)用。

3 雙電機(jī)兩軸式驅(qū)動系統(tǒng)

3.1 結(jié)構(gòu)特點及耦合控制方式

雙電機(jī)兩軸式驅(qū)動系統(tǒng)的驅(qū)動形式為雙電機(jī)異軸兩驅(qū)，該結(jié)構(gòu)的特點是兩個驅(qū)動電機(jī)能分別輸出動力，通過耦合機(jī)構(gòu)將動力進(jìn)行耦合后輸出。目前，常見的兩軸式結(jié)構(gòu)主要有匹配行星齒輪機(jī)構(gòu)的雙電機(jī)耦合驅(qū)動系統(tǒng)、匹配DCT的雙電機(jī)耦合驅(qū)動系統(tǒng)，如圖4所示。

圖4a為匹配行星齒輪機(jī)構(gòu)的雙電機(jī)耦合驅(qū)動系統(tǒng)，該結(jié)構(gòu)的耦合機(jī)構(gòu)主要采用行星齒輪機(jī)構(gòu)。該類型的構(gòu)型特點主要體現(xiàn)在利用行星齒輪多自由度特點，通過選擇太陽輪、齒圈、行星架3個構(gòu)件中的兩個作為動力輸入，兩個電機(jī)的動力經(jīng)過行星齒輪機(jī)構(gòu)完成轉(zhuǎn)速耦合或轉(zhuǎn)矩耦合。因此，匹配不同行星齒輪機(jī)構(gòu)的雙電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)就具備不同的耦合控制方式，可以分為：（1）轉(zhuǎn)速耦合方式；（2）轉(zhuǎn)矩耦合方式；（3）轉(zhuǎn)速+轉(zhuǎn)矩耦合方式。

圖4 雙電機(jī)兩軸式驅(qū)動系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)為匹配DCT的雙電機(jī)耦合驅(qū)動系統(tǒng)如圖4b所示，該結(jié)構(gòu)通過控制同步器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別工作或是同時工作來實現(xiàn)兩個電機(jī)分別驅(qū)動以及轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動3種工作模式，實現(xiàn)電機(jī)單獨工作或者雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合工作。

3.2 應(yīng)用與研究現(xiàn)狀

當(dāng)前匹配行星齒輪機(jī)構(gòu)的雙電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)用與研究較多，根據(jù)不同的耦合控制方式應(yīng)用與研究方面也存在一些區(qū)別。

目前市場上匹配行星齒輪機(jī)構(gòu)的雙電機(jī)轉(zhuǎn)速耦合驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)用較少，多處于理論研究階段。CORONADO等提出了一種利用行星齒輪傳動系統(tǒng)實現(xiàn)雙電機(jī)轉(zhuǎn)速耦合的驅(qū)動系統(tǒng)，仿真結(jié)果表明，車輛在整車效率和續(xù)駛里程方面均有所提升。ZHANG Shuo等提出了基于行星齒輪的雙電機(jī)轉(zhuǎn)速耦合驅(qū)動系統(tǒng)并對系統(tǒng)完成了參數(shù)匹配，通過仿真驗證了系統(tǒng)的有效性。武小花等以提升整車動力性作為目標(biāo)，劃分了驅(qū)動系統(tǒng)工作模式、優(yōu)化模式切換控制策略，有效提升了整車動力性。韓光偉針對雙電機(jī)行星耦合驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行了驅(qū)動協(xié)調(diào)控制、模式切換控制以及系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化等方面的研究，并通過仿真對參數(shù)優(yōu)化方案進(jìn)行了驗證。

3.2.2 轉(zhuǎn)矩耦合方式

北汽福田汽車申請的雙電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)專利中通過對行星齒輪機(jī)構(gòu)中行星架的固定鎖止，實現(xiàn)了兩個電機(jī)獨立驅(qū)動和轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動的工作模式。劉健在雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動系統(tǒng)的參數(shù)匹配方面進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，電動汽車在雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動下各項指標(biāo)均優(yōu)于單電機(jī)單減速器系統(tǒng)。王峰等針對提出的轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動系統(tǒng)的電機(jī)和傳動系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行選擇和匹配，采用求解約束問題的復(fù)合形法對各擋傳動比進(jìn)行了優(yōu)化，驗證了優(yōu)化設(shè)計的參數(shù)能滿足車輛動力性和能耗經(jīng)濟(jì)性要求。為了提升經(jīng)濟(jì)性，張瓊等提出針對某雙電機(jī)動力系統(tǒng)匹配兩擋變速器的控制方案，從控制策略出發(fā)，選用不同擋位和轉(zhuǎn)矩的動態(tài)分配，更好地兼顧了經(jīng)濟(jì)性和動力性要求。

3.2.3 轉(zhuǎn)速+轉(zhuǎn)矩耦合方式

孫逢春等在專利中公開了一種雙電機(jī)轉(zhuǎn)速+轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)型，通過控制方法可以提高整車效率，但是存在機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操控復(fù)雜等問題。劉德春等設(shè)計了一款雙電機(jī)轉(zhuǎn)速+轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)型，并通過Matlab/Simulink建立模型，證明了基于構(gòu)型的控制策略有效性及構(gòu)型的節(jié)能潛力優(yōu)勢。WANG Yong等針對所設(shè)計的轉(zhuǎn)速+轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動系統(tǒng)，采取量子遺傳算法對動力系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明可以減少能量消耗15.6%。龐濤提出一款包含多種工作模式的新型雙電機(jī)轉(zhuǎn)速+轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動系統(tǒng)，采用遺傳算法尋優(yōu)的方法對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，通過參數(shù)優(yōu)化各項指標(biāo)均有所提升。胡明輝等根據(jù)雙電機(jī)耦合結(jié)構(gòu)特點，分析模式切換過程中各部件的工作狀態(tài)和運動學(xué)關(guān)系，以降低整車沖擊度為目標(biāo)提出了模式切換策略，并通過仿真驗證了策略的有效性。

對于匹配DCT的雙電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，上汽榮威Marvel X采用后輪同軸永磁同步雙電機(jī)實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩耦合。美國特斯拉公司申請了一款雙電機(jī)耦合驅(qū)動系統(tǒng)專利，采用的是雙電機(jī)+差速器一體化的電驅(qū)動總成結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了電機(jī)和驅(qū)動橋的集成并實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩耦合。PARKINSON等提出了早期較為經(jīng)典的雙電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以根據(jù)需求轉(zhuǎn)矩選擇不同的單雙電機(jī)驅(qū)動模式，但由于兩個電機(jī)及變速器均采用相同參數(shù)無法更好地動態(tài)調(diào)節(jié)工作區(qū)間，結(jié)構(gòu)整體效率較低。HALL設(shè)計了轉(zhuǎn)矩耦合的雙電機(jī)驅(qū)動總成系統(tǒng)，通過不同工況下選擇主電機(jī)單獨驅(qū)動或主副電機(jī)聯(lián)合驅(qū)動模式滿足不同負(fù)荷下的動力需求，但系統(tǒng)能實現(xiàn)的驅(qū)動模式較少，所以電機(jī)的工作效率優(yōu)化效果不明顯。

綜合上述分析，針對雙電機(jī)兩軸式驅(qū)動系統(tǒng)的研究與應(yīng)用較為廣泛，通過分類分析發(fā)現(xiàn)針對匹配行星齒輪機(jī)構(gòu)的不同雙電機(jī)耦合驅(qū)動系統(tǒng)中，雙電機(jī)轉(zhuǎn)速耦合系統(tǒng)能夠滿足高轉(zhuǎn)速需求，但無法滿足高轉(zhuǎn)矩需求，僅適用于高速低轉(zhuǎn)矩工況。由于缺少轉(zhuǎn)矩耦合，系統(tǒng)就需要匹配具有更大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)才能滿足動力性方面的需求，會導(dǎo)致成本增加。雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合系統(tǒng)能滿足動力性需求，但不能很好地兼顧經(jīng)濟(jì)性。針對這一問題，目前的研究主要通過系統(tǒng)的參數(shù)匹配和匹配多擋變速器來解決。針對雙電機(jī)轉(zhuǎn)速+轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動系統(tǒng)，研究主要集中在如何充分利用同時具備的轉(zhuǎn)速耦合和轉(zhuǎn)矩耦合兩種驅(qū)動方式來提升系統(tǒng)的能量利用率。但由于整個驅(qū)動系統(tǒng)耦合機(jī)構(gòu)中，行星齒輪機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性以及多離合器和制動器的配合使用增加了整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，增加了成本和控制難度，仍需在這方面做大量的研究工作。

其次需要全球布局。如此前中遠(yuǎn)海運集運總經(jīng)理王海民所言，美國的需求不會因為關(guān)稅增加而下降，可能不從中國進(jìn)口，但是會轉(zhuǎn)而從越南或者其他地區(qū)進(jìn)口，美國國內(nèi)也不會一夜之間建起很多的工廠。因此，航運企業(yè)需要進(jìn)行全球化的運力配置，隨著貨量和需求的變化進(jìn)行靈活配置。

目前，上述的文獻(xiàn)中相關(guān)構(gòu)型多基于行星齒輪機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)，但受限于控制行星齒輪機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，相關(guān)研究還停留在理論研究和仿真試驗階段，實際應(yīng)用較少。對于匹配DCT的雙電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)涉及多個執(zhí)行機(jī)構(gòu)配合，所以控制較復(fù)雜，并且該類型同步器也比較復(fù)雜，成本較高。今后的研究方向應(yīng)該從簡化構(gòu)型、降低控制復(fù)雜性等方面入手，改善系統(tǒng)性能，提高能量利用率。

4 雙電機(jī)耦合驅(qū)動系統(tǒng)綜合對比分析

上文對電動汽車雙電機(jī)耦合驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行了分類概括，并對其應(yīng)用與研究進(jìn)行了總結(jié)分析。在此基礎(chǔ)上，從以下幾個方面對各類雙電機(jī)耦合驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行綜合對比分析。

動力性分析。雙電機(jī)前后軸式驅(qū)動系統(tǒng)可以實現(xiàn)四驅(qū)，動力性表現(xiàn)優(yōu)秀。雙電機(jī)同軸式驅(qū)動系統(tǒng)具備轉(zhuǎn)矩耦合方式，動力性表現(xiàn)良好。雙電機(jī)兩軸式匹配行星齒輪機(jī)構(gòu)的驅(qū)動系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速耦合方式僅適用于低扭工況，動力性表現(xiàn)較差。轉(zhuǎn)矩耦合方式與轉(zhuǎn)速+轉(zhuǎn)矩耦合方式動力性表現(xiàn)和雙電機(jī)同軸式驅(qū)動系統(tǒng)相當(dāng)。匹配DCT的雙電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)具備轉(zhuǎn)矩耦合方式，動力性表現(xiàn)良好。

經(jīng)濟(jì)性分析。雙電機(jī)前后軸式驅(qū)動系統(tǒng)可以實現(xiàn)單電機(jī)兩驅(qū)和雙電機(jī)四驅(qū)模式切換，經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)良好。雙電機(jī)同軸式驅(qū)動系統(tǒng)可以搭配多擋變速器，經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)良好，雙電機(jī)兩軸式匹配行星齒輪機(jī)構(gòu)的驅(qū)動系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)矩耦合方式和轉(zhuǎn)速耦合方式均由于擋位設(shè)置較少，經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)一般。轉(zhuǎn)速+轉(zhuǎn)矩耦合方式可以實現(xiàn)4種工作模式，經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)優(yōu)秀。匹配DCT的雙電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)具備多個擋位，經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)較好。

成本分析。雙電機(jī)前后軸驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本最低。雙電機(jī)同軸式驅(qū)動系統(tǒng)由于對電機(jī)要求較高加上配合其他變速器等機(jī)構(gòu)，成本最高。雙電機(jī)兩軸式匹配行星齒輪機(jī)構(gòu)的驅(qū)動系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速耦合方式和轉(zhuǎn)矩耦合方式需要使用行星齒輪機(jī)構(gòu)，成本相對較高。轉(zhuǎn)速+轉(zhuǎn)矩耦合方式選用的行星齒輪機(jī)構(gòu)更復(fù)雜，成本也更高一些。匹配DCT的雙電機(jī)耦合驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高。

控制復(fù)雜性分析。雙電機(jī)前后軸驅(qū)動系統(tǒng)不存在耦合裝置中執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的配合，控制起來相對簡單。雙電機(jī)同軸式驅(qū)動系統(tǒng)和雙電機(jī)兩軸式匹配行星齒輪機(jī)構(gòu)的驅(qū)動系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速耦合方式和轉(zhuǎn)矩耦合方式均需要考慮耦合裝置中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的配合以及要實現(xiàn)各模式間的切換等，控制相對復(fù)雜。轉(zhuǎn)速+轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動系統(tǒng)中的耦合機(jī)構(gòu)最復(fù)雜，機(jī)構(gòu)配合情況多、工作模式最多，所以從控制角度方面來說最復(fù)雜。匹配DCT的雙電機(jī)都具有3種工作模式，控制起來較復(fù)雜。

布置靈活性分析。雙電機(jī)前后軸獨立驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)固定，布置方案單一。雙電機(jī)同軸式驅(qū)動系統(tǒng)縱向尺寸要求較長，不適合前置前驅(qū)和后置后驅(qū)的方案，目前僅應(yīng)用于大型客車中。雙電機(jī)兩軸式匹配行星齒輪機(jī)構(gòu)的驅(qū)動系統(tǒng)所占橫向空間較大，可選用的布置方案不多。匹配DCT的雙電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)布置方案相對靈活，可以選擇前置或者后置。針對上述各類耦合驅(qū)動系統(tǒng)相對表現(xiàn)的綜合對比分析評價結(jié)果見表2。

表2 雙電機(jī)耦合驅(qū)動系統(tǒng)綜合對比分析

圖5為雙電機(jī)耦合驅(qū)動系統(tǒng)綜合對比分析圖，更能直觀地顯示出各雙電機(jī)耦合構(gòu)型驅(qū)動系統(tǒng)在動力性、經(jīng)濟(jì)性、布置靈活性、成本、控制復(fù)雜性5個維度的特點。通過上述綜合分析，可以發(fā)現(xiàn)正向指標(biāo)經(jīng)濟(jì)性和動力性方面性能的提升，將會引起逆向指標(biāo)成本增加和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性等問題。如何在這其中做出選擇或如何整合各方面優(yōu)勢，尋找最合適的方案，將是未來一段時間研究的難點與熱點問題。雙電機(jī)耦合構(gòu)型需根據(jù)不同工況和駕駛意圖，實時判別適合車輛運行的工作模式并進(jìn)行切換。如何通過控制系統(tǒng)智能高效地進(jìn)行模式的識別和切換，如何保證整車高效率的運行，也是今后研究的關(guān)鍵。

圖5 雙電機(jī)耦合驅(qū)動系統(tǒng)綜合對比

5 結(jié)論

（1）分析了雙電機(jī)構(gòu)型相對于單電機(jī)構(gòu)型的節(jié)能優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在提高電機(jī)負(fù)荷率和優(yōu)化調(diào)節(jié)性能兩方面。一方面在同樣的整備質(zhì)量和動力性目標(biāo)下，雙電機(jī)構(gòu)型車輛可以選擇兩個功率容量更小的電機(jī)，在需求功率不高的情況下，選擇小電機(jī)工作，電機(jī)負(fù)荷率提高也就代表著整車經(jīng)濟(jì)性的提高。另一方面，根據(jù)不同的工況，系統(tǒng)可以選擇不同的驅(qū)動方式進(jìn)行性能調(diào)節(jié)，以此提升電機(jī)工作效率，達(dá)到提高能量利用率的目的。

（2）介紹了在雙電機(jī)耦合驅(qū)動構(gòu)型中，雙電機(jī)前后軸式驅(qū)動系統(tǒng)、匹配DCT的雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動系統(tǒng)的應(yīng)用和研究更為廣泛。匹配行星齒輪機(jī)構(gòu)的雙電機(jī)轉(zhuǎn)速耦合驅(qū)動系統(tǒng)由于動力性不足等原因，相關(guān)的研究和實際應(yīng)用相對較少。雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動系統(tǒng)可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩疊加，這樣動力總成的最大轉(zhuǎn)矩將增大，因此，轉(zhuǎn)矩耦合方案適合于有高轉(zhuǎn)矩需求的車輛。

（3）匹配行星齒輪機(jī)構(gòu)的雙電機(jī)轉(zhuǎn)速+轉(zhuǎn)矩耦合系統(tǒng)雖然機(jī)構(gòu)復(fù)雜，但由于存在多種工作配合方式和相關(guān)控制策略，可根據(jù)不同工況實現(xiàn)多種工作方案，是目前雙電機(jī)耦合構(gòu)型中節(jié)能潛力最優(yōu)的一種，但在動力性、控制難度等方面還需要進(jìn)一步優(yōu)化。因此，雙電機(jī)轉(zhuǎn)速+轉(zhuǎn)矩耦合構(gòu)型還具有很大的研究空間和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

（4）分析了雙電機(jī)耦合構(gòu)型存在的問題，從動力性、經(jīng)濟(jì)性、成本、控制復(fù)雜性等角度分析了各構(gòu)型的特點。從目前的技術(shù)難度和研究成果等方面可以看出，雙電機(jī)前后軸式驅(qū)動系統(tǒng)和雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合系統(tǒng)具有較好的應(yīng)用價值。對于不同構(gòu)型，未來的研究重點仍是以降低成本和控制難度、提高整車能量利用率、延長續(xù)駛里程為主。