传说中理工科学霸们有一种特殊嘚技能就是能用理工科思维去解释整个世界，举几个例子：

“ 喝酒上脸的科学解不是酒量差而是少了酒精酶，所以别装了”；

“相親太多，不知道怎么选怎么办也有技术解，很简单画个程序流程图，“是否有房有车 ” NO--走A路线，YES--直接面谈“年龄是否<30？”yes--走A1路线,NO--莋心理年龄测试”

“老婆是购物，成了剁手党怎么办？也有技术解：将要买的东西按重要性和紧急性，排列成：重要不紧急又重偠又紧急，紧急不重要不紧急不重要四个象限，只要落在又重要又紧急象限外的物品一律不买，这叫科学购物”

好吧，言归正传紟天蜗牛想详细介绍一下特斯拉的双电机系统，网上这方面的资料很多但大多都是商务、驾驶体验等方面的，蜗牛试着给出一个技术解

2014年10月 特斯拉推出了全新的双电机全轮驱动D系列车型： 包括60D、85D、P85D 等。所谓双电机全轮驱动就是在后轮驱动Model S的基础上，在前轴加装了一台電机 这样前后轴都有动力源了。

类似的驱动构型在Model X上也有也是一前一后搭载了两套驱动系统。

双电机驱动车型带来了令人炫目效果朂重要的是两点：

1加速时间变短：以P85D为例，百公里加速达到3.2s而单电机的P85，需要4s

2 续航里程变长：85D比85多出了30英里的续航：从265英里（EPA）升到叻295英里 。

此外双电机还带来了操纵感更好电机重量小等优点。但蜗牛更好奇的另外cpu主要包括那两个部件问题：

1 为什么双电机系统会有这些优势呢它的技术解是什么？

2 双电机的构型有很多为什么特斯拉选择这种构型？

特斯拉 双电机的优势解析

为什么双电机会有动力优势 大多数的人下意识反应：“ 增加了一个电机功率更大了，当然加速能力更强了就像CPU由单核变成了双核一样”。这样理解还真把问题想簡单了如果仅仅是追求功率更大，那为什么不把原来那台电机做大一点呢既简单又方便。其中必有奥妙 特斯拉首席技术官JB Straubel,在《特斯拉全轮驱动（双电机）功率与扭矩规范》中点出的cpu主要包括那两个部件概念，第一个是电池和电机功率匹配第二个是cpu主要包括那两个部件电机的转矩的有效分配。也许就是奥妙所在

单电机系统的电动汽车，一般要求电机的总功率略小于电池电化学反应产生的输出功率茬电池容量不变的条件下，如果想提高动力性能可以把电机峰值功率做的比电池略大一点，这样在加速和减速过程中 电池的能力将完铨发挥。但这样做带来的一个副作用就是在正常工况下，电机的功率富裕了很多出现了大马拉小车的现象，电机负荷都低 效率就会丅降， 续航里程也就下降这就是单电机系统的死结，加速强则续航短续航长则加速弱。

特斯拉通过引入双电机来解决这个问题的他們的原则是电池和电机功率匹配，加速过程中双电机同时工作，总电机功率提高让电机的峰值功率和电池的峰值功率匹配。平常行驶時单电机工作，总功率下降基本和电池额定功率持平。若载荷较小时前电机工作，载荷较大时后电机工作。如此电机即经常工作茬高效区间电池的峰值能力也能完全释放。解开了加速和续航的死结

特斯拉前后双电机，是一主一副一强一弱的双电机，目前是 前尛后大如下图所示：前电机的功率不到后电机的一半。

为什么要这样分配功率和转矩特斯拉也算是煞费苦心，这和汽车的动力学问题楿关这里插播一个概念：

“weight transfer”重量转移 --指的是车辆在加速过程中，由于惯性力的作用前轮的承载会降低，轮子附着力会下降后轮的承载会提高，轮子的附着力提高 相当于重量从前轮转移到了后轮。

加速过程的重量转移现象发生时前轮给的力大不但低效，反而会使輪子打滑后轮附着力大，应该把动力更多的分配给后轮 特斯拉针对这种现象，把后电机作为主电机分配了更多的转矩，如此两台电機的有效合成扭矩比平均分配大的多

特斯拉工程师们还做了更深入的研究， 两台电机不仅仅是功率不一样转矩转速特性曲线也不一样。如下图所示：主电机的是典型的横转矩横功率曲线而辅电机的转矩却基本持平，可以认为是一个转矩源这样做的目的是让两台电机實现差异化互补。

做过车用驱动电机设计的人都有一个同样的体会： 单追求爬坡转矩容易单追求高速性能也容易，不容易的是在一台电機同时追求cpu主要包括那两个部件性能 而且还要控制成本。

车用电机的高速功率是受电池电压约束的转矩会随转速迅速衰减，也叫“转矩跌落”我们想让高速功率更高（上图曲线705，后半段更高）就必须降低电机的转矩系数，但这样的话 低速电流会变大，出不了那么夶转矩这就是电机人常说的：“低速和高速的平衡矛盾”。

特斯拉的差异化主副电机方案相当于把这个问题解耦了。主电机做成一个普通的电机按偏低速爬坡能设计就可以了。辅助电机的做成高速非弱磁电机它有cpu主要包括那两个部件好处：1转矩不随转速变化，功率隨转速线性增加2 由于转矩小，不用考虑低速电流大的问题这样辅助电机即能补偿主电机高速转矩跌落的问题，又能补偿一些加速转矩如此两台电机合成的转矩包络是大于一台电机的转矩包络的。不但如此成本也比两台一模一样的电机合成小的多：

一大一小两类不同特性电机组合而成的高速性能，反而比两台同样大的电机组合更好这是因为普通车用电机的弱点是：高速时由于电压约束，输出能力会奣显下降而恒转矩电机能以最少的成本，补偿普通电机的弱点这叫差异化互补。 详见蜗牛的另一篇文章：电动汽车“双电机驱动”家族探秘

小结一下特斯拉双电机设计之所以能够获得优异的性能，一方面是做到了电池和电机功率匹配另一方面是针对汽车加速过程中動力学特性，做了转矩的优化分配并且通过前后电机的差异化设计，获得了性能更优异的等效合成电机可以说既是系统解决方案，又昰部件解决方案这是我给出的特斯拉双电机技术解。 那么剩下最后一个问题双电机的构型那么多，为什么选择这种呢

在《双电机去驅动家族探秘》这篇文章中， 主要介绍了一种叫“双电机耦合驱动的”系统它只不过是家族的一员。双电机完整的家族谱系如下图所礻：

单轮独立驱动系统，强调的是每个轮子独立驱动每个轮子的转矩和转速都是独立控制的，如此汽车获得了无与伦比的灵活性和操控性但与此同时需要实现“电子差速”，“转矩分配”等控制算法对控制精度和复杂度的挑战也是很大的。从电机的角度出发左右轮動力要平衡，两台电机必然设计成一致因此两台电机不能实现差异化互补，电机设计所面临“低速和高速的平衡”矛盾没有得到缓解洇此这种方案，是一种单纯的系统级解决方案

单轮独立驱动双电机系统

耦合驱动模式的构型如下图，双电机共用一个输出 可以等效为┅个电机，所以也叫耦合驱动这种构型的优点是能够有效的解决单电机设计矛盾 ，将一台电机分成两台电机通过差异化互补，实现等效电机性能优化是部件级解决方案。

特斯拉选择的前后轴独立驱动型式优点是： 可充分利用整车的重力产生车辆附着力, 提高整体动力性，同时通过两台电机差异化互补设计即能获得系统高效，又能降低每台电机的设计难度 是系统级+部件级综合解决方案。如此选择 鈈仅仅是技巧更是智慧了。

前后轴独立驱动-双电机系统

当然特斯拉选择前后轴独立驱动技术可能还有其它的考量，比如性能和技术成熟喥、性能和经济性的平衡等等

这次对特斯拉D系列双电机系统作了深入的技术 的解读，给出了一个技术解这个解就是 系统级+部件级解决方案。类似的思路在我们日常工作生活中也可以用，比如蜗牛写公众号就是一个综合解决方案，它是一种输出倒逼输入机制即能提高学习效率，又解决了成就感获得的问题（爱显摆老毛病了！）因此是一个部件解。同时写公众号也让我认识到了很多业内的朋友，┅步一步的融入电动汽车行业的圈子启动了一个以十年计的系统工程，因此它也是一个系统解 所以理工科的思维很有用， 大家一起来修炼吧从列购物“重要紧急”四象限开始修炼起。

说来惭愧蜗牛上次分享了一篇 电动汽车双电机系统的文章，关于特斯拉双电机系统嘚描述是有错误的辛亏有同学及时指正。蜗牛痛定思痛决定从哪里跌倒从哪里爬起来，在网上翻箱倒柜的找到了所有关于特斯拉双电機的资料于是有了这篇文章，感谢指导我的同学们

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文章来源：电机产品技术前哨（核动力蜗牛）