在中国极氪(Zeekr)的纯电动汽车(EV)“007”拆解项目中,已经拆除了车辆前后各搭载一个的电动驱动桥,开始调查构成零部件。对前后轮各驱动马达进行调查后发现,与美国特斯拉(Tesla)和中国比亚迪(BYD)的纯电动四轮驱动(4WD)车型一样,极氪也分别使用了不同种类的马达。
成为驱动系统核心的是后轮侧的电动驱动桥,最大输出功率为310kW、最大扭矩为440N·m。从这个后轮侧的电动驱动桥上拆下转子费了一番功夫。这是因为采用了永磁同步马达(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM),定子和转子被强磁力牢牢固定住。
后轮侧马达的拆解情形
从上方拉动转子一侧,将其与定子分离。(照片:日经XTECH)
后轮侧马达的转子
分成了六个部分。(照片:日经XTECH)
通过观察定子,发现绕线使用了平角线。与圆线相比成本较高,但容易提高占积率(铜线在绕线截面积中的占比),有利于提高马达的效率。在过去日经BP拆解的纯电动汽车中,德国大众(VW)的上一代“ID.3”和比亚迪“海豹(SEAL)”也使用了平角线,而日产汽车的“LEAF(中国名:聆风)”和特斯拉的上一代“Model 3”则使用了圆线。
后轮侧马达的定子
绕线的前端以疑似用于绝缘的树脂包裹。(照片:日经XTECH)
后轮侧马达的定子的绕线
使用了平角线。(照片:日经XTECH)
前后轮电动驱动桥的共同点和差异
接下来,我们看看前轮侧。电动驱动桥搭载在前发动机罩下的车载充电器(OBC)和DC-DC转换器(直流转换器)的二合一系统之下。
前轮侧的电动驱动桥的安装位置
图为卸下车载充电器(OBC)和DC-DC转换器二合一系统的前发动机罩下的情形。在该系统下方约150mm处搭载了电动驱动桥。(照片:加藤康)
该电动驱动桥在车辆前方配置了逆变器。据分析,与后轮侧一样,通过避免放在马达和齿轮箱之上,实现了整个电动驱动桥的低背化。
前轮侧电动驱动桥的外观
与后轮侧的电动驱动桥一样,是中国威睿电动汽车技术(Viridi Energy Mobility Technology、VREMT)开发的产品。该公司是吉利集团旗下的零部件制造商。质量为75.5 kg。马达的最大功率为165kW,最大扭矩为270 N·m。(照片:日经XTECH)
从马达侧(车辆后方)观察该电动驱动桥,发现在壳体外通过传动轴连接着减速器和车轴。
从马达侧观察前轮侧的电动驱动桥的情形
从减速器到逆变器的后侧通过传动轴与车轴连接。(照片:日经XTECH)
拆开齿轮箱后发现,减速器是目前纯电动汽车上主流的3轴(平行轴)型。后轮侧的减速器是使用行星齿轮机构的同轴型。极氪的007在前后轮侧采用了不同种类的减速器。
前轮侧的减速器
马达轴的轴承为瑞典SKF制造,与车轴相连的轴的轴承则为中国人本集团旗下的C&U精工(大阪市)制造。(照片:日经XTECH)
在拆解前轮侧的马达铁芯时,与后轮侧不同,可以轻松分离转子和定子。为了确认是否使用了磁铁,作业人员把铁棒靠近转子,但没有反应。前轮采用的是感应马达(Induction Motor、IM)。
前轮侧马达的转子
最高转速为1.8万rpm。(照片:日经XTECH)
前轮侧马达的定子
绕线和后轮侧马达的定子一样,采用平角线。(照片:日经XTECH)
过去拆解的特斯拉Model 3和比亚迪海豹也在作为主要驱动源的后轮侧马达上采用了永磁同步马达(PMSM),在作为驱动力辅助的前轮侧马达上采用感应马达(IM)。此外,大众和梅赛德斯·奔驰等的四驱纯电动车型也有类似的使用区分,可以说是纯电动汽车领域的世界性趋势。
在四轮驱动的纯电动汽车上,前轮侧的马达有时会因为行驶条件停止运行,在此期间转子空转。如果使用永磁同步马达,则嵌入转子的永久磁铁在转子和定子的绕线之间产生引力,从而使耗电量(电费)恶化。
但是感应马达也有缺点。与永磁同步马达相比,感应马达的输出密度小,如果要产生相同的输出,就需要比永磁同步马达更大的体积。尽管如此,感应马达仍然被制造商使用,是因为在许多纯电动汽车上,感应马达被用作辅助驱动源。与主驱动马达相比,感应马达不需要太大的扭矩,容易控制体积大小。考虑到这些情况,在将后轮驱动纯电动汽车变为四轮驱动时,越来越多的汽车制造商选择在前轮侧使用感应马达。
本多倖基 日经XTECH/日经Automotive
资料来源:
https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/column/18/02885/072900010/