技术分析 | 坦克掉头必备技能 四电机驱动技术分析
技术分析 | 坦克掉头必备技能 四电机驱动技术分析
四电机驱动技术是汽车领域的一项重要创新，它通过四个电机独立驱动四个车轮，实现了传统燃油车无法达到的操控性能。本文将详细介绍四电机驱动的三种形态及其技术特点，并通过多个量产车型的案例，展示这项技术在实际应用中的优势和挑战。
四电机驱动形式
四电机驱动分为三种形态：集成式四电机驱动、轮边式四电机驱动和轮毂式四电机驱动，其中轮毂式四电机驱动又可分为内转子式和外转子式。目前量产乘用车型主要都是集成式四电机驱动形式。轮边式四电机驱动主应用在商用车领域，比亚迪客车上大批量应用，轮毂电机还在研究阶段，还没有量产车型。
集成式四电机驱动：四电机驱动的初级形态
技术原理：前后两组驱动系统未能实现横向机械解耦，前驱动系统和后驱动系统分别由两个电机集成在一起，通过减速器减速增扭后，与传动轴连接，可独立控制车轮。相比传统双电机四驱，取消差速器，轮间转速差和动力分配可控制电机自由调节。
技术难点：电机协同控制是首要难题。四个高转速电机独立驱动四个车轮，考验车身稳定性，影响轮胎寿命，尤其在起伏或转向等路面，对传感器精度、信号传输速度、控制计算、驱动执行等要求更高。在机械强度、电磁兼容、低速温升管理等也面临挑战。
技术趋势：提升自动驾驶执行层性能，推动自动驾驶技术发展。自动驾驶执行层中最重要系统是电驱动和转向。四电机驱动融合驱动与转向，实现车轮驱动和转向的双重动力源作用，更易于控制，同时，配合自动驾驶软件算法，提升动力系统控制精度，可进一步拓展更多自动驾驶场景。
轮边式四电机驱动：聚焦商用车特定领域
技术原理：四个驱动电机实现横向机械解耦。四个驱动电机独立分布于车轮内侧。电机与减速器集成，减速器与车轮连接。相比于集成式，轮边式四电机驱动由于取消传动轴，传输效率更高。
技术难题：受制于现阶段电驱系统体积功率密度，轮边电机布置在车轮内侧，电机布置在车轮内侧与悬架等会产生一定空间占用，因此轮边驱动系统目前仅应用在商用车领域。
技术趋势：受制于结构影响，在乘用车领域应用难度大；可利用轮边驱动的特点，在特定领域发挥优势。
轮毂式四电机驱动：四电机驱动的最终形态
技术原理：轮毂式四电机驱动可分为内转子电机和外转子轮毂电机两类。内转子的电机、电控、刹车片等集成在轮毂内，与轮边式驱动原理类似。外转子采用低速电机，无减速装置，转速与车轮同步，通常在800-1500r/min。
技术难题：对于内转子轮毂电机：①由于电机、电控、刹车片等集成在轮毂内，刹车时会产生高温，将热量传递到电机和控制器，导致永磁同步电机退磁，影响电机耐久性。②毂内空间狭小，要求电机体积小转速高。高转速对减速器提出更高要求，导致其结构更复杂，难以实现对减速器的有效润滑。
对于外转子轮毂电机：①由于无减速增扭装置，在过载工况下，需大电流，产生高温，易损坏电池及电机永磁体。②四电机相对独立，且无减速调节，对协同控制精度要求更高；③恶劣的使用环境对电机密封要求更高。
另外由于轮毂电机集成到轮毂内，会加重簧下质量，损伤悬架灵活性，影响舒适性。
技术趋势：①轻量化解决轮毂电机簧下质量问题，轮毂电机通过扁线、增材制造等技术的应用，提高电机功率密度，实现轻量化。②集成化解决轮毂电机轮毂内集成问题，通过电驱系统的深度集成和油冷技术，提高集成化和内部散热问题，实现集成化。③提升线控驱动性能，推动滑板底盘发展。滑板底盘由线控底盘发展而来，在产业模式有所创新。轮毂驱动系统传动路径短，机械连接少，因此驱动系统的线控在响应时效性和精准度方面有质的提升。
集成式四电机量产车型技术亮点
1.仰望U8
仰望U8配置的轮边电机不仅采用扁线绕组技术，还有主动油冷散热策略以及最高转速达到20500转/分的设定。
4台扁线电机。每2台轮边电机共享1组电控系统。每组轮边电驱动的最大输出功率范围在220-240千瓦，且采用扁线绕组技术+主动油冷散热策略。
20500转/分是全球范围量产车搭载电机最高转速。驱动电机转速越高，或可以将经济时速提升更高；或可以在一定经济车速的电耗降至更低。
这套集成系统的形状类似一个“干”字，干字的上面“一横”是两组电机控制器，中间“一横”是左右双电机，最下面的“一竖”是左右两组减速器。电机和减速器是平行布局。从两组减速器左右各伸出一根半轴，来连接和控制左右车轮。
易四方技术通过四电机每个电机都可以单独驱动他们负责的车轮，通过调节每个电机的转速，满足在转弯等工况下的轮间差速需求，因而无需传统的差速器结构，也不需要配备差速锁或限滑差速器，就能实现类似于传统机械四驱结构差速锁的作用，但却与传统的集中式驱动完全不同。不过，易四方还是在前后轴各配备了一把差速锁，在陷车、交叉轴等高难工况下，锁止差速锁，可以让同轴两台电机的力同时输送至有附着力的车轮实现脱困。
仰望U8采用的4组轮边电机+2组电子差速锁，使得全车扭矩可以在桥间与轴间进行任意分配，还可以50:50比例进行锁定。
当前后电子差速锁激活，前后轴间（横向）扭矩可以锁定为50:50比例。再加上电控系统的介入，前后桥间可以刚性所比为50:50比例，已达到最强通过性的状态。
当前后电子差速锁关闭，前后轴间（横向）扭矩可以在0:100比例间进行任意调节。再加上电控系统的介入，全车扭矩可以集中在任意1轮端，或分散至4轮端。
2.极氪 001FR
极氪001FR采用的也是四电机分布式电驱、四轮扭矩矢量控制的技术，前双电机平行布置，峰值功率 310kW，最大马力有 422Ps，后双电机同轴并列布置参数突出，其峰值功率 620kW，总成功率密度 4.4kW/kg，最大马力 843Ps，前后双电机的加持，让极氪 001FR的最大马力达到了 1265 匹。
■前电机平行布置电机&后电机并列同轴电机
此外，极氪 001FR有 ZVC 四轮扭矩矢量控制系统，它能够实时监测 4 个电机的转速，通过智能算法让每个车轮「独立思考」，进而精准控制扭矩的输出。
3.猛士917
猛士917继承了猛士军车优秀的越野基因，基于M TECH猛士智能越野架构打造，而该架构的核心则是MORA猛士滑板越野平台、MEGA POWER猛士动力以及M ATS猛士越野全地形智能解决方案三大技术。
MORA猛士滑板越野平台，是中国首个自主电动越野滑板平台，其中车架采用内高压一体成型纵梁，具备更高强度、刚度的车身结构。同时搭载了VMC底盘动态域控制、AKC后轮线控转向等黑科技，最小转弯半径仅为5.1米，而且还支持车辆「蟹行」横向行驶。
其次，在MEGA POWER猛士动力方面，以猛士917为例，其猛士917纯电版采用了前后四电机驱动，拥有1088匹马力的动力输出，综合续航505公里；增程版则采用三电机配合1.5T增程器的组合，综合马力也达到816匹，综合续航超1000公里。值得一提的是，猛士917还采用了全球首个集成差速锁的两挡变速箱，轮边扭矩超 16200N·m，只需要4.2s就能破百。
猛士917纯电车型采用了四电机四驱，官方称该车搭载了三差速锁四驱系统，前后轴中间其实不存在传动装置，所以官方的叫法是中央虚拟差速锁，它可以通过电机控制系统让车辆达到燃油车三把差速锁锁止时越野性能。
4.奔驰EQG
G580配备了四个独立电动电机，综合输出功率达到579马力（431.76KW），扭矩为879磅-英尺（1191牛·米）。每个电机都拥有自己的两速变速箱，提供了专为越野设计的低齿轮，以及2:1的齿轮减速比。四电机的设计意味着车辆可以向需要的车轮单独传递扭矩，甚至优于锁定式差速器。
坦克式转向与G-Turn功能
G580还具备所谓的“坦克式转向”功能，即通过同时向相反方向旋转车辆左右两侧的车轮，实现原地两圈旋转。此外，还有G-Steering功能，这是一种迷你版的G-Turn，通过激活扭矩矢量和轻微的旋转辅助，帮助实现极紧密的转弯。
越野性能
电动G级拥有卓越的越野性能，能够攀爬100%（45度）的坡度，稳定地停留在最大35度的侧坡上，涉水深度达33.5英寸（比燃油版深6英寸），离地间隙为9.8英寸。接近角为32度，离去角为30.7度，跨越角为20.3度。
5.Rivian R1T
Rivian R1T采用了集成式分布式驱动技术，将电机直接安装在每个车轮或每个轴上，不是通过传统的传动系统将动力传输到车轮，俗称“轮边电机”。
Rivian R1T的电驱系统具有总功率623kW和总扭矩1231N·m，强大的动力输出能力加上轮边电机的加持，使其能够更灵活地调整每个轮子的动力输出和转向力，可以轻松实现“坦克掉头”的功能。
此外，Rivian R1T还配备了高度可调的空气悬架系统。进一步增强车辆的操控性和越野性能，使其适应各种路况和驾驶需求。