奥迪e-tron是奥迪作为世界豪车品牌,向世界证明自身在纯电动领域的拳头产品,竞品直指Tesla 的Model X。
本文只叙述奥迪电驱方面拆解信息。
e-tron首先是一辆奥迪,其次才是纯电动车。这是奥迪对e-tron的描述,从电驱设计和用料来看,奥迪将自身的硬实力和豪华体现了的淋漓尽致。
奥迪e-torn表达出自己对纯电SUV的观点:动力性、安全可靠和舒适性。
由于篇幅较长,内容会分多个章节更新发布。
1、概述
项目 | 参数 |
最高车速(km/h) | 200 |
百公里加速时间(s) | 5.7 |
峰值功率(KW) | 300(FWD-135;RWD-165) |
双电机最大输出扭矩(Nm) | 664(FWD-309;RWD-355) |
电池额定电压(VDC)及容量(Ah) | 396/240 |
电驱重量(kg) | FWD-118;RWD-128(均含悬置支架、声学包) |
电驱冷却方式 | IPU、电机水冷,减速器油冷 |
P挡 | 前驱电子驻车 |
电驱 | 供应商 |
FWD | 二合一:舍弗勒平行轴 |
控制器:日立 | |
RWD | 二合一:舍弗勒同轴 |
控制器:日立 |
特点:
前后电机为异步电机,前后电驱集成度高,不同布置形式满足前后驱的空间要求。
前驱传动采用平行轴行星排布置和轻量化差速器结构,前驱电机壳与减速器共壳体,结构紧凑。
后驱传动采用同轴行星排布置和轻量化差速器结构,结构紧凑。
前驱IPU外包金属防护罩,同时包裹声学包。
电机定、转子、前后轴承均采用水冷,IPU采用插入式框架双面水冷。
所有半轴采用连接法兰输出,降低半轴油封因整车装配产生的漏油风险。
2、电驱布置
▲后副车架
特点:
前后电驱均布置在副车架上,副车架再安装在车身上,其中前副车架对称6处固定点,后副车架为4处固定点,与传统车的动力总成布置形式类似。
前副车架为焊接铝材框架非整体压铸铝副车架,后副车架为钢制焊接框架。
前电驱为一级隔振(副车架与车身连接处无橡胶隔振套),后电驱为二级隔振(副车架与车身连接4处橡胶隔振套)。
前后电驱的悬置均为4处,与其他BEV车的悬置布置应该是一样,质心布置。
前驱副车架底部加装金属加固板,提升副车架车整体刚度。
空调压缩机落在前副车架前方。
后副车架与车身连接的橡胶衬套处加装了衬套限位板。
考虑到前后驱的空间要求:前驱(对Y向空间高)采用平行轴布置,后驱(对Z向空间要求高)采用同轴布置。
特点:
前驱IPU布置在电驱系统斜上方,减速器布置角度非常大。
后驱IPU布置在电驱系统正前方。
前电驱通过4个悬置支架限位在副车架上,每个悬置支架与电驱通过四个螺栓连接,并通过
一个螺栓与悬置衬套连接。
后电驱通过2个悬置支架+2个悬置固定点限位在副车架上,每个悬置支架通过4个螺栓连接在电驱上,并通过一个螺栓与悬置衬套连接,其余2个悬置固定点是电驱上的螺纹点直接与悬置衬套通过螺栓连接。
悬置支架均为欧洲常用压铸铝合金材料,AlSi9Cu3。
后驱的悬置主动端加装有mass块,与传统车一样,属于后期NVH调教措施。
前后驱的悬置支架自身刚度看起来均比较强,同时采用四颗螺栓与电驱连接,整体的连接刚度也会非常高。
悬置支架的体积较大,侧方面可以看出电驱本身的尺寸确实够小,从结构上看,悬置支架的刚度不低,模态可能比较高。
3、前驱系统
特点:
IPU为日立提供,电机和减速器单元为舍弗勒提供,奥迪应该深度参与设计。
结构上可以看出,前电驱为三合一平行轴结构,外部包裹吸隔声材料,包裹面积较大,电机、减速器和IPU外部均有包裹,吸隔声材料之间通过非金属暗扣连在一起。
IPU外部加装金属防护罩,可能考虑到控制器布置在斜上方,存在碰撞后高压短路起火的风险,故加装了“护甲”,毕竟安全高于轻量化。
电机采用异步电机,转子无永磁体,可靠,成本低。
电机壳体与减速器前壳体整体压铸,共壳体设计,电机定子水道为螺旋状,水套两端径向O型圈密封,周向压板限位。
IPU、电机定子和转子轴均水冷,且电机的前后轴承座均有水冷,提高了电机整体抗热冲击的能力、功率密度和电机轴轴承寿命(控制内外圈温度差,进而控制轴承间隙量),水道结构复杂。
减速器采用舍弗勒的行星排+轻量化差速器结构,Y向尺寸和重量极具竞争优势,由于布置角度很大,输入轴轴承的润滑困难,采用了特定油道设计。
减速器内部有挡油板,降低齿轮搅油损失,在满足润滑冷却的基础上达到最低的加油量,轴承选型体现了舍弗勒集团作为顶级轴承供应商的能力。
带有e-park系统
前驱系统-电机总成
特点:
异步电机,峰值功率135kW,最高转速15000rpm。
电机整体采用外壳+后端盖+后盖板的结构,外壳集成了减速器前壳和中间半轴包络壳体,内部水道复杂。
前轴承座通过螺栓固定在电机壳体上,后轴承座集成在电机后端盖上,旋变定子固定在后盖板上,旋变转子压装在电机轴后端。
电机定子、转子轴、前后轴承座均采用水冷。
电机三相线与IPU三相铜排的接线盒布置在上方。
外壳与后端盖、减速器后壳结合面处采用密封胶密封,结合面非光滑平面,呈交叉渔网状,可以较好的填充密封胶,增加密封性能,且不会影响结合面的配合公差。
电机外壳开有两个水道开口,外用水道盖板密封,涂有密封胶,螺栓打紧,实现轴向进出水道口与周向螺旋水套的进出水口连接。
减速器的输入端前轴承为圆柱滚子轴承,支撑行星排,差速器端为单列角接触球轴承,保持架均为树脂保持架。
电机气隙0.6mm。
电机带有2个通气塞,为戈尔的透气膜通气塞,分别布置在电机上方和后盖板。
后盖板处布置有一个冷却水温检测传感器,用于检测电机进水口温度(IPU出水口温度)
前驱系统-电机转子
特点:
电机转子轴为空心轴,水冷,降低转子轴中心温度,一端封死,外花键。
58槽铁芯叠片,铝制压板,压板带螺旋状散热片,除了增大转子端部散热面积外,随着转子转动还可以起到空气对流散热,进一步降低转子温度和定子端部温度,提高电机耐热冲击能力。
电机转子轴承均为NSK闭式球轴承,其中电机后轴承带有双O型环,防蠕动,且端部装有多片弹性压片,实现轴向预紧,前轴承通过双卡环实现轴承与转子、轴承座的轴向限位。
整体转子外径156mm,长度265mm(带轴)。
电机轴前端布置油封,用于电机腔与减速器腔之间密封隔绝。
由于电机壳与减速器前壳采用了共壳体设计,电机轴外花键端被油封密封在减速器腔体内,使得电机外花键与减速器太阳轮内花键配合处实现油润滑。
旋变转子压装在电机轴后端,实现与后盖板处的陶瓷滑动密封环(见下文后盖板处)密封,实现电机转子轴内冷却液流出。
3、前驱系统-电机定子
特点:
电机的定子及水套压装到机壳上,水套两端采用O型环径向密封。
48槽,硅钢片厚度0.35mm,叠片之间有粘接胶。
绕组为漆包圆铜线,表面浸渍环氧树脂,抗击穿能力强。
电机前轴承座含有冷却水道,进出水道与电机机壳的进出水道连接,连接处有O型圈密封,该冷却水道同时冷却电机前轴承和减速器输入轴行星排的支撑轴承(圆柱滚子轴承),降低电机前轴承内外圈的温差,提高轴承寿命。
前轴承支座与电机壳采用螺栓连接,螺栓连接处加有O型环。
前轴承支座除了有水冷结构,整体结构呈通风盘,有效利用转子端部螺旋扇叶带动的热对流,进一步降低轴承座周围的温度(看来奥迪十分注重电机结构的温度控制)。
前驱系统-电机后端盖及后盖板
特点:
e-Tron的电机水冷结构复杂,整个电驱的水冷示意图如上图所示,对电机定转子、轴承均进行温度控制,进一步挖掘提升电机的功率密度和系统可靠性。
空心式转子轴的冷却通过后盖板伸进去一根金属管,使得冷却液先从金属管进入到电机轴后,随着电机转动产生离心力进而冷却液充满整个电机轴,最后从后盖板流出,关键在于电机轴与后盖板的密封,e-tron采用了图示的陶瓷滑动密封环。
旋变定子安装在后盖板上,厂家TE,旋变插接件接口布置在后盖板,没有与IPU低压接口集成在一起。
后盖板内含冷却水道,可能采用砂芯铸造方式,端面开有俩砂芯孔,最后采用端盖封堵。
后盖板与后端盖之间有密封圈,同时起到端盖密封和水道密封,密封圈带有凸起,防止安装后盖板时脱落。
后端盖安装有导电环,解决轴电流问题。
后端盖安装有轴承衬套,与防蠕动轴承配合。
前驱系统-电控
电控爆炸图(建议横屏观看)
电压范围(VDC) | 150-460 |
短时电流/持续电流(A) | 530/260 |
体积密度(kW/L) | 30 |
防护等级 | IP67/IP6K9K |
ASIL | D |
特点:
e-Tron前驱3in1的控制器整体布置在侧前方,应该是受整车空间限制,没有布置在正上方,四个螺栓固定,对角两销定位。
控制器双面水冷功率模块,3模组,每个双面水冷模组高度82mm,驱动板与控制板垂直布置,整体非常紧凑。
功率模组插入到双面水冷框架壳体内,端部用O型圈密封,模组上下表面布满散热条,一大创新。
控制器与电机连接三相铜排处的密封圈是三唇口密封环,在密封环处加有金属环,用于减小控制器与电机高压连接处的电磁泄漏,同时在直流母线插接件处增加电磁滤波环,满足整车EMC要求。
控制器的通气塞型号规格与电机使用的一样,均为戈尔透气膜试通气塞,布置在侧方。
低压插接口布置在控制器下方,控制板垂直布置在侧方,减少信号干扰,插接口角度与控制器底面呈一定锐角。
控制器出水口与电机进水口通过非金属管连接,管路两头带有O形圈,径向密封。
控制器的驱动板与控制板通过排线连接。
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