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德系汽车厂商电驱系统分析-大众篇(上)
2022-09-29
发动机卡森

车用电驱系统发展日新月异,每个汽车厂商都在不断地发布新的电驱系统以在电动车辆市场竞争中占据有利位置,德系汽车厂商亦然。同大多数汽车厂一样,大众汽车最开始的电动车型是基于现有燃油车平台MQB/MLB改造的油改电车型,随后陆续发布了电动车的专有平台MEB,高端电动平台PPE以及性能版电动平台J1, 再往后会进化到取代之前所有电动平台的SSP可扩展性系统平台。


大众汽车油改电车型电驱系统的发展进程: 


MQB前驱电机APP290

APP290电驱系统是一款将电机和变速器集成在一起的电驱动产品,即我们所说的二合一电驱。同步永磁电机峰值功率100kW,峰值扭矩290Nm,最高转速每分钟12000转,电动机与单机减速器总重量为101kg,减速器使用的平行轴结构,总减速比9:1,于2019年在大众汽车自动变速器(天津)有限公司量产。在命名上,电驱系统与大众双离合变速箱以最大承载扭矩为后缀一样,“290”代表的正是其最大扭矩290Nm,另外APP的A是德语Antrieb的缩写,表示驱动系统,后面的两个P,据笔者猜测,分别代表PMSM永磁同步电机和Parallel-Axial减速器的平行轴结构。


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作为大众电驱系统的初代产品,它并非基于纯电动平台打造,还是基于横置燃油车平台MQB开发的油改电产品,在布置上它只是取代了原来安装发动机的位置,所以它是一款前驱电机。对于车辆驾驶控制来说,一般希望驱动轮和转向轮由不同的轮胎来承担;在发动机时代,由于发动机+变速箱尺寸以及成本问题,发动机前置前驱较多;到了纯电动车时代,电机尺寸较小,非常容易做到后置后驱,成为了纯电平台的标配。

APP290电机定子绕线还是采用传统的圆铜线,并且使用水冷系统。此款电驱系统目前还用在很多基于MQB平台开发的纯电动车型上,如宝来纯电、新朗逸纯电、高尔夫纯电,奥迪Q2L纯电和途岳纯电等,基本在大众电动车上看到的峰值功率100KW的电机都是它。


MEB后驱电机APP310

APP290电驱系统是大众集团为MEB电驱平台开发的第一款电驱系统,是大众平台化、模块化、标准化理念在MEB平台上的体现。区别于APP290, APP310是电驱平台定制的后驱电驱系统,并且是将电机,变速器和逆变器集成在一起的三合一电驱产品。APP310同样采用三相永磁同步电机,峰值功率150kW,峰值扭矩310Nm(APP310命名之源),最高转速每分钟16000转,电动机与单机减速器总重量为90kg,减速器依旧使用的平行轴结构,总减速比12.9:1,于2020年底在大众汽车自动变速器(天津)有限公司量产。从数据上看,APP310比APP290在各方面全面提升,集成度更高,重量更低,性能更强,目前已经成为MEB平台主力车型ID系列车型(ID.3/ID.4/ID.6)的主力电驱系统,并且也用在了国内生产的奥迪Q4/Q5 E-tron版本上面。


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在定子绕线上: APP310开始采用扁铜线Hairpin绕阻技术,在提升电机功率密度的同时,也能够有效地减小驱动电机的体积。转子由空心转子轴,V形永磁体叠片和四个旋变转子组成, 既可以实现轴油冷方式,又可以提升电机NVH性能;另外,定子绕组和逆变器仍旧使用冷却液水套冷却的方式。单挡减速器为二级齿轮减速机构,采用干式油底壳概念降低搅油损失,用于降低电机转速,提升扭矩输出。


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在车辆应用上: 一般以APP310峰值功率150KW的版本居多,作为标准后驱版的选择;四驱版还会搭配一个MEB前驱80KW前驱电机使用。另外,在ID.3/ID.4入门版上,还会见到峰值功率125KW的低性能版,同样由大众天津变速器生产,申报代号EBN;在ID.6/Q5 E-tron入门版上,会见到峰值功率132KW的低性能版,由联合电子生产,申报代号EBP。


MEB前驱80KW异步感应电机

MEB前置电驱系统一般不会单独出现,而是作为车辆四驱版的前置电机与后驱150KW电机组成四驱系统的动力组合。MEB前驱电机并非永磁同步电机,而是异步感应电机,此配置我们在蔚来的ES6上也见到过,一般永磁同步电机负责中低速的日常驾驶,异步感应电机启动后负责提供良好的加速性能体验和高速度。

MEB前置电驱系统峰值功率78kW(号称80KW),峰值扭矩162Nm,最高转速每分钟14000转,总重量为60kg,减速器使用的两级偏置式平行轴结构,总减速比10:1,于2022年在华域麦格纳电驱动系统有限公司量产,申报代号为EBR。此电驱系统定子和逆变器共用同一串联水冷回路;在电机轴的径向方向开有甩油槽,可以对电机定转子进行甩油冷却。


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另外,在MEB新前驱构型车辆ID.LIFE概念车的规划中,还提到一款峰值功率172KW的前驱电机,专门为前驱构型MEB-SMALL的纯电车服务。至于这款电驱产品会是怎样的一个设计,我们拭目以待。


以上大众电驱系统的发展过程中我们可以发现:

  1. 电驱系统的集成化程度越来越高,从二合一进化到了三合一,国内部分电驱系统供应商甚至有了七合一,八合一的产品出现;

  2. 定子绕组逐渐从圆线绕组变成了扁线 I-pin, Hair-pin绕组,电机功率密度进一步提升;

  3. 电机冷却方式,从传统的水套冷却,进化到了定子水冷+转子轴油冷,后续更会向定子也采用的油冷的油冷系统方向进化;

  4. 在电机形式上,以功率密度较高的永磁同步电机为主,另外以异步感应电机为辅,兼顾功耗与性能,以及考虑到了减少对稀缺原材料的依赖。

END

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标签: 新能源 三电系统
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