电动车 -现代IONIQ5 电驱动系统解析报告

电现代汽车集团于2022年推出现代汽车“IONIQ（艾尼氪）5”和起亚汽车“EV6”两款全新电动汽车。E-GMP平台搭载了全新的PE系统，涵盖了全新研发的驱动电机、减速器、控制电机的逆变器以及动力电池等部件，如图5所示。全新PE系统通过驱动电机、减速器以及逆变器的一体化设计缩减了体积和重量，减少了零部件之间的损耗，紧凑的结构还为车内乘客预留出了足够的空间。与此同时，驱动电机的最高转速较以往提升了30%～70%，减速比增加了33%。其后轮电机系统的逆变器模块采用了更高效的碳化硅半导体，系统效率可提升2%~3%，续航里程可延长5%左右。E-GMP平台还首次搭载了“减速器隔离开关”，该装置可根据行驶情况将电机和驱动轴进行分离或连接，使得车辆在2WD和4WD驱动模式下自由转换，最大限度地降低不必要的动力损耗。后轮驱动型E-GMP在前轮没有驱动电机，因此可以将此空间用作挡板。E-GMP还充分利用了后轮侧的空间。后轮电机安装在副车架内，其高度最小化。这确保了安装电池的空间和后排座椅的内2前电驱-成后电驱-成整体技术结构为平行轴式布置方案，车型为跨界SUV，为缩短前考虑到前电驱动系统为强制润滑系统，布局结构的设计主要考虑因其是电动四驱，为提升整车效率，右半轴输出附近设计有断开结构，驱动电机采用永磁同步驱动电机，为避免高车速下的损耗，故而设计有该断开机构，如图8所示。基于爆炸图所示，前电驱动系统内部设计有吸滤器，底部设计有磁铁，便于将吸滤器的吸口处的杂质吸住，提高了系统清洁度；差速器总成采用开放式设计结构，装配关系为对半式结构（轴向尺寸会变大），因左/右半轴齿轮为封闭式结构，为避免半轴内花键产生微动磨损，需要将半轴花键联结处涂抹润滑脂且与半轴联结处设计有O型圈，避免油脂丢失。断开式结构通过直齿内花键联结，为提高传递效率，采用滚珠丝杠结构；油泵采用分体式结构，油泵控制单元与壳体采用螺栓固定，控制单元与分体电子泵并非集成式设计形式，导致装配工序多，不利于提升生产效率，如图12所示。2.3前电驱动电机系统定子绕组采用8层扁线结构，采用三颗螺栓进行固定，为保持出线端的尺寸及结构的稳定性，采用注塑件与铜线进行融合，采用焊接工艺方式进行联结；定子内嵌温度传感器，通过线束将数据进行传输；如图13所示。定子铁芯上面的两个油管开有一定数量油孔，通过油孔向铁芯两端绕组以及铁芯中部进行喷油冷却。由于油孔数量及位置受限，铁芯两端绕组只有上半部分区域得到了冷却。当绕组层数较少时，上面的冷却油可以通过绕组之间的间隙淋到下面；当绕组层数较多时，基本上绕组内层几乎无冷却。而E-GMP采用的是8层绕组方案，因此，如果仅仅依靠两根油管喷油2.3.1转子系统转子轴组件采用长轴设计，与一级主动齿轮采用花键配合，为齿侧间隙配合，一级主动齿轮的左侧/右侧均设计有球轴承进行限位，采用限位卡环进行轴向限位；如图15所示。2.3.2前电驱动电机润滑系统采用分体式布局结构（油泵与电机、电机与控制器），电机尾部采用机械修复孔，可调整油泵卡滞问题，如图16所示。2.3.2.1前电驱动电机润滑系统-吸滤器采用塑料外壳作为基体，内含吸虑纸，如图17所示。2.3.3前电驱动电机旋变传感器采用四颗螺栓固定旋变传感器，母端与旋变传感器为一体式结构，如图18所示；电机轴和动平衡板均开孔，油冷的可能性非常大，但前/后驱动系统未见油管或油路介入。2.3.4前电驱动电机-电腐蚀结构前后驱动电机均采用了防轴承电腐蚀的导电环解决方案。从结构来看，属于AegisSGR系列产品，如图19所示。2.3.5前电驱动电机-三轴承驱动电机转子轴采用三轴承支撑，均为三家日本供应商提供（减速器端为NSK-B30-297UR、驱动电机左侧为NTN-55-627C3、驱动电机右侧为那智不二越-35BC6S72），均为球轴承，传递效2.4前电驱动-中间轴电驱变速箱采用二级减速机构，一级从动齿轮与中间轴采用花键配合，轴向采用球轴承限位，如图21、图22所示。2.5前电驱动-差速器总成差速器壳体为分体式结构，与差速器大齿轮用十颗螺栓进行紧固，左端/右端采用锥轴承进行支撑，如图23所示。差速器两端采用舍弗勒锥轴承，保持架为塑料材质，如图24所示。2.6前电驱动-断开结构断开机构采用模块化设计思路，执行器采用滚针丝杠，提高执行器的传递效率；采用接合齿限位方式；如图25所示。2.6前电驱动-驱动电机润滑如图26所示，通过分体式电子泵将从吸滤器的入口进入的润滑油转到图27中的进油口，进一步通过润滑油管进入环状油管，润滑驱动电机定子的端部绕组，如图27、图28所示。该冷却系统分为主动强制冷却和间接强制冷却。主动强制冷却回路有两个，一个是定子铁芯上面的两个油管，另外一个是转子铁芯两端的圆环；间接强制冷却则是绕组底部泡油。油管和圆环应为更好地冷却电机绕组，E-GMP在铁芯两端（绕组内层）增加了两个外置金属油环，通过O型圈与壳体相连；实际上，两个油管+油环的冷却方案还是无法保证电机绕组360°冷却，最下面的绕组外层即是盲点，为了解决这个问题，E-GMP还增加了泡油方案。E-GMP整个冷却回路如下所示，如图29所示。后电驱动系统采用左/右壳体结构，传动系统为平行轴式结构，与前电驱动系统的润滑系统一致，除差速器总成，其余布置形式基本一致，控制器布置于驱动电机上方，如图30所示；差速器总成采用半开式结构，行星齿轮为4个，可以增加输出扭矩，见图31。3.2后电驱动-传动系统如图31所示，与前电驱动系统一致，均为平行轴布置形式；后电3.3后电驱动-定子如图32所示，对比前驱、后驱电机定子，可以发现后驱电机并不像前驱电机一样常规的“三相出线”，而是独特的“四相出线”。“四相出线”实际上是将驱动电机中性点引出，目的是为了“升压”充电。E-GMP选用功率更大的后驱电机进行升压。首先，驱动电机出线的4PIN固定在电机绝缘座上。需要注意的是，此处的E-GMP的高压连接比较独特。驱动电机绝缘座铜牌与塑料不是一体注塑，塑料与铜牌分开，通过卡扣实现组装固定。制造3.4后电驱动-转子后电驱动电机轴和动平衡板均开孔，油冷的可能性非常大，但前/后驱动系统未见油管或油路介入。电驱动系统的一级传动齿轮与前电驱动系统的布局形式一致，主要为降低设计风险，如图33所示。3.5后电驱动-旋变传感器前/后电驱动的旋变传感器布置位置与安装形式一致，如图34所示。3.6后电驱动-轴承如图35所示，采用二级减速机构，依然采用三轴承进行支撑，与前电驱动系统布置形式一致，如图12所示；一级从动齿轮与中间轴采用花键配合，轴向采用球轴承限位。如图36所示，中间轴两端采用球轴承进行支撑，因前/后电驱动系统的速比一致，故而中间轴与一级从动齿轮布置形式一致。如图37所示，差速器总成采用锥轴承进行布置，保持架为塑料材质；差速器总成采用四个行星齿轮；整体结构为轻量化设计，刚3.7后电驱动-润滑油管与前电驱动系统一致，左右两侧布置油管，进行端部绕组润滑，3.8后电驱动-油冷器如图39所示，未采用常见结构(壳体设计油孔与油冷器采用O形圈进行密封)，增加了两个外置油管将油液导出与水管的冷却液进行交互冷却，采用四颗螺栓进行固定（其中一颗采用双头螺柱进行3.9后电驱动-驻车机构如图40所示，驻车臂采用悬臂式结构，驻车回位弹簧布置在壳体与驻车臂的小孔内；驻车齿轮布置在输入轴。如图41所示，采用电装的内摆线行星减速机构，实现大速比，并能带动驻车电机的输出扭矩，实现系统所需的要如图43所示，驻车锁片实现对驻车轴组件位置的锁紧，并可实现对驻车位置信号的输出（与图40中的驻车轴组件配合使用）。3.10后电驱动-控制器控制器三相与电机绝缘座上三相连接。在这里，控制器三相不再是铜排，而是导电柱。这种设计给原本自由度不足的高压出线难 题提供了新的思路，如图44所示，与前电驱动系统的结构类型一致。随后，电机控制器处理后，以铜排的形式引出三相，如图45、图46所示；最后，充电机与驱动电机控制器直连。充电机、控制器、驱动电机、齿轴、壳体最终形成高度集成，如图47所示。通过电机进行升压，背后的动因是为了使800V系统能够兼容400V的充如图52所示，控制器表面贴覆吸声棉，降低控制器与充电机所产生的噪声，从图中可以看出该电驱动系统虽为多合一系统，但仅仅是物的集成，并非是大集成方案；如图53、图54所