tesla:混动变速器和电驱动系统及发展状况( 二 )



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图3 汽车和电驱动的需求(基于VW发表整理)

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图4 电驱动系统损耗比较

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图5 电驱动系统NVH分析工具链
电驱动系统的变速器结构布局可以是并行轴或者同轴 , 可以采用定轴齿轮传动或者行星齿轮传动(见图6) 。

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图6 电驱动系统齿轮箱结构实例
电驱动系统的变速器设计需要从电驱动系统整体角度出发 , 首先获得系统和零部件的需求 , 了解设计边界条件如汽车载荷、电驱动系统支承结构(各方向的刚度)等 , 然后开始进行强度、寿命以及NVH方面的计算 , 不断优化、选取合适的轴承标准件等 , 随后是原型的制造与测试验证 , 经过不同样品阶段到达量产产品的最终定型 。 电驱动系统变速器设计参考流程如图7所示 。

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图7 电驱动系统变速器设计参考流程
电驱动系统总体设计时还要考虑冷却润滑结构 , 冷却主要涉及到电驱动的电控和电动机;轴承和齿轮需要润滑 , 图8是针对电动机、电控与变速器的润滑冷却系统布局概念图 。

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图8 电驱动润滑冷却系统布局概念图
很多电驱动系统一般也集成驻车锁止机构 , 特别是欧洲汽车公司的电动汽车 。 驻车锁止机构必须与变速器同时设计 , 是电驱动总体集成设计的一项重要任务 , 表5列出了驻车锁止机构的功能和其对应的指标要求 , 图9给出了宝马i3上采用的驻车锁止机构示意图 。
表5 特斯拉S60电驱动材料质量分布

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图9 i3驻车锁止机械机构示意图(整理 , i3专利)
1.锁止轮 2.(轴上)执行器换口 3.卡位 4.弹簧卡销 5.卡销 6.棘爪
市场上一些主要电驱动系统示例
以下列举几个有代表性的电动车电驱动系统及其变速器特点 。
(1)特斯拉Model S电驱动系统
特斯拉电驱动系统采用异步电动机驱动 , S60峰值功率为245kW , 采用两级一挡减速器 , 四个齿轮和一个差速器 。 特斯拉电驱动系统实物图和其中一款电动机的峰值曲线如图10所示 。

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图10 特斯拉Model S 电驱动系统及减速器(来源:互联网整理)
整个电驱动系统的质量大约77kg , 材料构成见表5 。
(2)奔驰EQ平台电动车EQC电驱动系统
奔驰汽车将于2019年推出第一台基于电动车平台EQ开发的电动车EQC , 其电驱动系统性能指标见图 , 由采埃孚公司提供 。 也同样采用两级一挡减速器 , 减速比为9.6 。 驻车锁止机构也集成在电驱动总成中 。
(3)通用雪佛兰Bolt电驱动系统
雪佛兰Bolt电动汽车是北美产量比较大的电动车 。 其电驱动主要集成了电动机与齿轮箱 , 电控部分独立 。 也同样出于成本考虑采用相对简单的两级一挡减速器 , 其差速器的轴与电动机同轴(见图11) 。


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