【奥迪怎么装折叠电机】奥迪e-tron纯电动汽车动力传动技术详细分析(上一期)

一、驱动电机结构

1.驱动电机相关参数

如图1所示，奥迪e-tron电动车平台和传统内燃机车平台不同。两个异步电动机分别位于前后轴上，电池位于车身中间，放置在汽车底部。位于前轴上的电动机(图2)的最大功率为125千瓦，在boost模式下，最大功率可达135千瓦。后轴上的马达(图3)最大功率为140千瓦，在开机自检模式下可能会爆炸165千瓦。大部分时间，e-tron仅由后轴上的马达驱动，必要时转换为4驱动器模式。这两个电机，最大功率共265千瓦，最大扭矩561N m，0-100km/h加速时间为6.6s，在增压加速模式下，0-100km/h加速时间可以达到5.7s。奥迪e-tron配备了95千瓦锂离子电池，电池一次充电即可行驶400公里。

图1奥迪e-tron异步电动机的安装位置

图2位于前轴上的电动机

图3位于后轴上的电动机

动力电机内部集成减速齿轮组，尺寸减小。同时是电机上部综合电机驱动电源逆变器。进一步简化高压布线，使纯电气组件更紧密。电驱动电桥可以保证高功率密度，并能很好地适应后轴空间的苛刻要求。功率密度越高，需要更好的电机热管理系统。奥迪e-tron引进了高效的前后轴驱动轴电机电动水冷系统。用于前腿电驱动装置的APA 250平行轴异步电动机相关参数见表1，用于后腿电驱动装置的AKA 320同轴异步电动机相关参数见表2。

表1 APA 250平行轴异步电动机技术数据。

表2 AKA 320同轴异步电动机技术数据

2.驱动电机的结构

奥迪e-tron车使用的驱动电机是异步电机。每个电机的主要部件是定子、转子(铝笼转子)，该转子有三个铜绕组(U、V、W)，布置在120处。转子将旋转传送到变速箱。为了达到高功率密度，静止精子和旋转转子之间的空气间隙必须非常小。电机和变速箱合成车轴驱动器。

车桥驱动装置有两种类型，差异体现在车桥相关电机的布局上。前腿使用平行轴马达(APA 250)驱动车轮，后腿使用同轴马达(AKA 320)驱动车轮。前腿和后腿的每个交流驱动装置都有等电位线连接到车身上。

驱动电机(图4)包括冷却剂接口、带密封的交流连接、定子套筒、带两个极对的定子、转子、基于转子的转子位置传感器和电机温度传感器。图5是前轴电驱动电机定子和转子的结构图。

图5 前桥电驱动电机定子和转子的结构

3.驱动电机功能

驱动电机的转动过程如图6所示，定子是通过功率电子装置来获得交流电供给的。铜绕组内的电流会在定子内产生旋转的磁通量(旋转的磁场)，这个旋转磁场会穿过定子。如图7所示，异步电机转子的转动要稍慢于定子的转动磁场(这就是异步的意思)，这个差值我们称之为转差率(转差率表示的是转子和定子内磁场之间的转速差，也叫滑差率)。于是就在转子的铝制笼内感应出一个电流，转子内产生的磁场会形成一个切向力，使得转子转动，叠加的磁场就产生了转矩。

图6 驱动电机的转动过程

图7 驱动电机的转动机理

4.电机扭矩//转速建立

在电驱动模式时，功率电子装置将高压蓄电池的直流电转换成三相交流电(交流)，这个转换是通过脉冲宽度调制来进行的。转速是通过改变频率进行调节的，电驱动装置电机V662和V663的扭矩是通过改变单个脉冲宽度的接通时间进行调节的(图8、图9)。如在一台有2个极对的异步电机上要想达到1000r/min这个旋转磁场转速，需要使用33.34Hz的交流电。因受到异步电机转差率的限制，所以转子转得要慢些。

图9 PWM信号的接通时间越长扭矩就越大

二、驱动电动汽车的行驶动力学特性

1.起步特性

奥迪e-tron车上有两种不同的起步特性：在“正常”行驶模式时，整个驱动控制力争获得一个均衡的行驶方式。如果在行驶挡S时同时踏下加速踏板和制动踏板，那么功率表就会开始闪烁，这与ESC(电子稳定控制系统)此时是接通还是关闭无关。随后动力系统就会“处于预备状态”，以便让电机能更快地克服起步力矩。自动变速器的那种蠕动特性，在奥迪e-tron 上是没有的。

2.坡路的起步

如果把奥迪e-tron 车上的起步辅助系统关闭了，其行驶特性如下：如果车辆停在坡路上且挂入了某个行驶挡，那么在松开制动器后，车辆会溜车。如果溜车方向与所挂的行驶挡方向相反，那么ESC控制单元会把溜车车速限制为1km/h。如果溜车方向与所挂的行驶挡方向相同，就不会有制动过程了。在接通了起步辅助系统的情况下，ESC会让车辆保持不动。

3.倒车

如果挂入R挡，那么功率电子装置会转动电场，也就是转动磁场，于是电机就反转。最高车速通过限制驱动力矩而得到限制。车速信号是基于ESC(ABS控制单元J104)的。

4.电机用作驱动电机

如果电机是作为驱动电机来使用，那么发动机控制单元J623会把驱动请求发送至前桥和后桥的功率电子装置上。功率电子装置会把所需要的电压以交流电压的形式提供给电机使用。后部交流驱动装置VX90效率更高，在能量回收以及在驱动车辆时，是起主要作用的。

5.电机用作发电机

要想在车辆行驶中让电机产生充电电流，那么在减速超速和制动过程中，是把电机当做发电机来使用的。在减速超速工况时，功率电子装置会让转子转速快于定子磁场(负转差率)。于是就在定子内感应出一个交流电压，功率电子装置利用该电压形成高压蓄电池的充电电流。

6.惯性滑行模式(空载模式)时的电机

要想切换到惯性滑行模式，前、后电机扭矩会被调节至0，以抵消摩擦损失。

三、驱动电机冷却系统

1.前后桥电机冷却

奥迪e-tron电机冷却系统采用了热泵技术，热泵系统包含车内空调和热交换系统、压缩机、冷却装置(chiller)和动力电机废热回收装置。如图10所示，前桥和后桥上的电驱装置通过低温循环管路水冷，定子和转子上都有冷却液流过。尤其是附带的转子内部冷却，在持续功率输出和峰值功率方面具有重要意义。在前桥上，功率电子控制器和电机彼此串联在冷却环路中。冷却液首先流经功率电子控制器，然后流经前桥电机内部的“水枪”对转子内部冷却，之后流经定子水套返回循环管路中。在后桥上，冷却液首先流经功率电子控制器，随后流经定子冷却水套之后流经转子内的“水枪”，最后返回循环管路。

图10 前桥和后桥电机冷却系统

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