电动车用单电机，「耍流氓」了吗？

作者： motor是道
2020-07-29 20:30
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电动车用单电机，「耍流氓」了吗？

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双电机才是「政治正确」？

7月24日在成都车展蔚来EC6上市发布会现场，李斌针对EC6与特斯拉ModelY的竞争，再一次强调了的路线选择：绝不会推出单电机廉价版本，甚至暗示电动车采用单电机是一种耍流氓行为。且不论这句话是否被外界曲解，这已经不是李斌第一次对外表达单电机的「政治不正确」。今年4月全新蔚来ES8直播交付现场，李斌也曾经说过，不会为了降成本打价格战而推出廉价单电机版本。如果没有后来在5月集中爆发的事故，外界对于单电机双电机的争论只会停留在产品高低端的差别上。但是，单电机与双电机的选择，真的与安全有关吗？

单电机有何不妥？

在电动车架构上，电机的角色等同于传统燃油车的发动机，主要用于提供驱动力。以这样的方式作类比，电动车采用单电机似乎也没什么问题。而且目前主流电动车产品也都是单电机版本。

单电机被挂上「耍流氓」的名头，主要针对特斯拉Model3的单电机版本。Model3上市之初只有两款车型，高性能版与长续航版均采用双电机。2019年初，特斯拉Model3为了进一步推动市场占有率，推出了低端的单电机后驱版本，售价降低到40万左右，成为特斯拉品牌真正的入门车型。除了能够以更便宜的价格买到特斯拉，单电机后驱版本更关键的诉求是增加续航。

这也是大多数电动车采用单电机方案寻求动力和续航平衡的做法。正如今年4月国产特斯拉推出的后驱长续航版本，同样是单电机，也能做到百公里加速5.3秒和续航668公里。

难怪长续航版本推出之时，被割的韭菜嗷嗷叫，待割的韭菜喊「真香」。如果不是Model3接二连三的电机故障引发事故，消费者也许不会意识到，采用单电机也是会被批判的。今年5月初，网络上接连出现了数起Model3事故投诉，问题均指向了电机故障导致车辆失速骤停。从系统提示「车辆关闭」到完全停下来只有几秒时间，对于高速行驶中的车辆来说非常危险。对于这些事故的回应是后电机晶体管损坏，处理方法是更换电机。然而，更换电机，严重程度等同于传统燃油车更换。车辆的心脏部分损坏更换，直接影响后续的使用性能以及保值率。

这显然是一起严重的质量事故。即便是销量如此大的传统燃油车领域，新车出现故障并需要更换的情况也不常见。并没有给出明确的问题反馈，但一些技术分析指出，后电机晶体管损坏的根本原因是在电机驱动最核心的部分弃用了IGBT绝缘栅双极型晶体管芯片，而启用了MOSFET金氧半场效晶体管，相比之下MOSFET的耐压能力不如IGBT。单纯从Model3这次事故看，电机故障只是技术设计缺陷的个案。但就整体而言，单电机结构本身就更容易出现动力中断的情况，对于那些追求更强传动效率的车型来说，单电机搭配变速箱可以在更多的工况下实现最佳性能输出，但是这样一来，换挡间隙出现动力中断的情况不可避免会发生。如果增加一台电机，在紧急状态下进行驱动备份，以应对故障或动力中断的问题，是否更适合发展的需要？

双电机就更安全？关于应该选择单电机还是双电机，李斌用了飞机举例：双电机好比飞机的两个，主要目的是应对失效情况，尤其是有驾驶辅助功能的车辆上，更需要双电机来实现备份。也就是说，在未来自动驾驶车辆的场景中，双电机结构关键作用应当是安全备份。确实，类似的思路已经出现在博世的「双元战略」中。针对自动驾驶汽车进入L4和L5的研发阶段，博世分别推出了iBooster+ESP冗余制动方案、冗余感知方案和线控冗余转向控制方案，博世为电动汽车的、识别和转向等环节都加入了两套系统，以应对其中一套失效时维持安全驾驶的需要。

博世认为，对于完全由系统控制的自动驾驶来说，不谈冗余设计也是耍流氓。尤其是在2020年之后，行业整体从L3转向L4乃至L5级别的技术研发，我们会发现对于自动驾驶的安全等级验证完全上升到了另一个层次。在L1-L3阶段，驾驶员角色的存在决定了驾驶辅助功能的测试不需要严苛到覆盖全场景下的自动识别与解决，系统能在等级限定的功能状态下应对最极端状况，就能证明技术安全可行。但是L4乃至L5级别把控制权交给了车辆，这对车辆的聪明程度提出了更高要求——涉及和参与的控制器几乎都要通过最高级别的安全等级验证，即ASILD等级。

实际上，目前L3及以下自动驾驶不要求所有控制器都符合ASILD等级，也没有多少传感器达到了这个级别，要想实现更高级别的自动驾驶，冗余开发是必须要考虑的——作为提供动力的心脏，电机，首先要保证不能出现动力中断的情况，其次也要避免动力失控的状况。不过这本身就是一个技术要求更高的工程，比起单电机控制，双电机驱动需要更复杂的控制与匹配；针对冗余方案，既要保证单独电机工作时符合高规格安全，也要确保失效状况出现时，任一电机的备份控制能够正常执行。双电机的核心是高效如果采用单电机是「耍流氓」，那么双电机就能给出完美答案了吗？回到上文Model3的事故中，假设采用双电机策略，至少可以通过两个单独电机的协调控制来彻底避免动力中断引发事故的危险。但在大多数消费者看来，规避动力中断事故并非常态化需要。双电机结构给到消费者的直观感受是动力性能强大：比亚迪汉，单电机版本百公里加速7.9秒，双电机版本的百公里加速可以做到3.9秒。差别不是一点点。几乎所有强调高端性能的都会采用双电机四驱结构，以此放大在动力系统与性能上有别于传统燃油车的先天优势。

但是，之所以能够说「坚定不移地走双电机技术路线」，很重要的一个原因是的车可以卖得足够贵，平均交易价格在40万元以上，用户群体决定了它们愿意为安全、性能、驾驶质感等支付双电机的高昂成本，也只有双电机能支持的车型输出足够优秀的动力。而其他没有采用双电机的车型，除了成本以外，还考虑到了续航里程问题。同样以汉为例，单电机版本的续航比双电机高出55km，而Model3的单电机长续航版本也要比双电机高性能版本多50公里以上。在双电机结构的上，动力和能耗始终是鱼与熊掌，不可兼得。第一代推出的时候采用了两台异步感应电机的方案。异步电机的特点是大扭矩、高性能，因此可以实现前后电机0-5500rpm范围内420Nm最大扭矩输出，百公里加速在4.4秒。但是这样一来，续航就只有355公里，这还是在难以实现的理想工况下。为了尽可能平衡动力与能耗，同时又不放弃双电机的优势，在新一代8上改用了前永磁、后异步的布局方式，虽然百公里加速时间下降到4.9秒，但续航提升到了415公里，进一步均衡了动力与能耗水平。

全代在双电机上的选择，说明了双电机能耗更高的问题。但与此同时，双电机也是一种提高整车效率的方式。双电机布局可以是两款功率相同的电机组合以实现动力叠加的效果，也可以是一大一小两款电机，分别负责能量回收与驱动，或者各自负责高与低工况。事实上，双电机巧妙布局的形式才能更好地解决动力与续航之间的矛盾。针对单电机车型，如果想要加速更强，势必会牺牲续航；而为了追求更好的能耗，加速能力无法完全满足，这就是目前大多数家用的取舍。但是两个不同电机的搭配，让各自在最适合的工况下高效运行，就完全可以放大优势。