今天我们就来系统性的聊聊断开单元，主要想澄清下面几点问题：
为什么需要断开单元?
电驱动系统的损耗类型有哪些？哪一类是可以被断开单元优化的？
在什么位置布局断开单元，以优化系统以减少损失并提高效率的？
断开单元，究竟是放在前驱还是后驱？哪种拓扑更好？
断开单元的类型和特征？
断开单元从打开到结合同步，整个动态过程中发生了什么？
当BEV遇到了断开机构，会发什么？
1. 驱动系统的能量损耗有哪些部分组成？
2. 在整车拓扑中，什么位置布置动力分离最合理？
2.1 EV电驱动系统的效率分布长什么样？
2.2 两驱行驶下的EDU的扭矩损耗如何？
2.3 拖曳转矩对整车能耗的影响几何？
2.4 拖曳损耗的三种优化方法，及效果对比分析
3. 传动系统动力分离装置的解析(知识星球发布)
3.1 断开单元在传动链中，如何布局最合理？
3.2 断开单元，在整车动力拓扑中的布局分析
3.3 断开单元的类型和特征说明
3.3.1 狗齿离合器 (Dog Clutch)
3.3.2 动态可控离合器
3.3.3 摩擦离合器
4. 一张图说明断开单元动态结合过程发生了什么？(动态仿真分析)(知识星球发布)
5. 断开单元在整车续航里程中的贡献如何？(知识星球发布)
5.1 BEV续航里程分析方法说明
5.2 当BEV遇到了断开机构，究竟会发生了什么？
5.3 断开系统对电动汽车续航里程的影响
5.4 整车综合能耗分析
5.4.1 组件损耗分析
5.4.2 系统损耗分析
5.4.3 整车损耗分析
5.5 小节
6. 不同驱动模式下，电动汽车在的能量是如何流动的? (知识星球发布)
7. 总结
01
为了系统性的思考这个问题，以提升整车能耗表现，首先我们需要搞清楚的是：驱动系统的能量损耗构成有哪些? 这是我们设计方案和做优化的前提。如下图所示，在EDU系统中，存在多种类型的损失，包括:
减速器：齿轮啮合损耗、密封损耗、轴承损耗、搅油损耗、风阻损耗
电机：铜损、铁损（磁滞损耗、涡流损耗）、杂散损耗、机械损耗、风阻损耗
逆变器：开关损耗、导通损耗、杂散损耗一般
图片来源：FEV
这些损失都是影响电动驱动单元效率和性能的重要因素，不论是OEM还是Tiers，我们都要会努力优化这些损失，以提高整个电动汽车的续航里程和性能。那么，如此多的损失，哪些部分是断开单元可以消除或优化的呢？
| SysPro备注：关于上述损耗的数学模型后续会展开解读，这里先做个基础总结，为说明后续断开机构的设计思路提供依据。
02
在整车拓扑中，什么位置布置动力分离最合理？
在解释上面问题之前，我们从BEV驱动系统的效率分布切入。
2.2 两驱行驶下的EDU的扭矩损耗如何？
假设我们开了一辆配置两个EDU的电动汽车，车辆在两驱模式下运行。此时，只有一个驱动系统在工作(EDU-1)，而另一个EDU不工作但仍会产生拖曳转矩(EDU-2)。那么，不工作的辅驱EDU拖曳转矩主要来自哪里呢？主要有以下几方面：
齿轮箱损失：齿轮转动时的摩擦转矩 齿槽转矩损失：永磁电机特有的，由磁场变化在转子与定子齿槽间产生的阻力 电机机械损失：电机转动过程中的摩擦和其他因素产生的阻力 密封损失：密封件摩擦产生的阻力 风阻损失：旋转部件与空气摩擦产生的阻力
图片来源：FEV
下图展示了：辅驱EDU在不工作时，功耗随转速的变化情况。可以看出：三种不同的永磁电机的EDU（EDU A、EDU B、EDU C）在不工作时，通过对比不同车速下的自转损失，可以发现：显著的功率损失，在60~80km/h时候，大约会产生足足1.5kw~3kw的损失。
图片来源：FEV
那么，是否有办法消除或优化这一部分损耗呢？
弱磁控制是一种通过调整电机磁场强度来改变电机性能的控制方法。在永磁同步电机中，可以通过调整电机的控制策略来减弱永磁体的磁场强度，从而降低反电动势。 感应电机在运行时，通过交变磁场在定子线圈内产生感应电流，使得转子内产生一个旋转的磁场，从而产生转矩，驱动电机转动。因此，当感应式EDU被反拖空转时，由于没有永磁体，磁场损耗很小；而永磁同步电机在空转时，永磁体会持续产生磁场，导致铁芯中产生额外的损耗。
下图展示了：不同类型的电动驱动单元功耗随转速的变化情况。其中，EDU A和EDU B为永磁式，EDU D为感应式。可以发现：当这些驱动单元在不工作时，无论是带弱磁的PSM、还是感应驱动系统，可以降低一部分的损失，但是！仍然会因内部机械部件摩擦等因素产生不小的功率损失，且随着巡航速度的增加而上升。
那么，是否有一种方案可进一步优化掉这部分损耗呢? （断开单元出现的原因）
图片来源：FEV
图片来源：FEV
我们结合下图，探讨下电动汽车在断开不同驱动轴时的驱动方式和性能特点：
当断开前轴时：...
当断开后轴时：...
| SysPro注释：关于上述结论的原因，汽车动力学的基础知识+电机的特性可以很好解释，不在这里展开，感兴趣的朋友可以在星球留言，有需要的话，我会专题说明FWD/RWD在动力性和能量回收方面不同表现的原因。
3.3 断开单元的类型和特征说明
通过上面两章，我们了解了：断开单元在动力总成中不同布置位置的利弊，也解释了解了带断开单元的动力总成放前置或后置，对动力性、能量回收的影响。对比分析通用的几种断开单元形式，包括狗齿离合器、同步器式系统和摩擦式离合器，各自长什么样子？又有什么利弊？
3.3.1 狗齿离合器 (Dog Clutch)...
3.3.2 动态可控离合器...
3.3.3 摩擦离合器...
06
Hoerbigger：全面焕新的狗齿离合器
Hoerbigger：为高效和低成本变速箱而生的创新型电磁爪式离合器
InnoShiftIng：狗齿离合器分析啮合概率的实验验证
Amsted：用于电动车传动系统断开的新型多功能离合器
Scheaffler：电磁离合器
...
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