NO.206現(xiàn)代IONIQ5現(xiàn)代IONIQ5電驅動系統(tǒng)解析Ioniq5車型概述現(xiàn)代汽車集團于2022年推出現(xiàn)代汽車“IONIQ（艾尼氪）5”和起亞汽車“EV6”兩款全新電動汽車。E-GMP平臺搭載了全新的PE系統(tǒng)，涵蓋了全新研發(fā)的驅動電機、減速器、控制電機的逆變器以及動力電池等部件，如圖5所示。圖5 Ioniq5底盤結構圖圖6 Ioniq5底盤俯視圖圖7 Ioniq5動力側視圖全新PE系統(tǒng)通過驅動電機、減速器以及逆變器的一體化設計縮減了體積和重量，減少了零部件之間的損耗，緊湊的結構還為車內乘客預留出了足夠的空間。與此同時，驅動電機的最高轉速較以往提升了30%～70%，減速比增加了33變器模塊采用了更高效的碳化硅半導體，系統(tǒng)效率可提升2%～3%，續(xù)航里程可延長5%左右。E-GMP平臺還首次搭載了“減速器隔離開關”，該裝置可根據(jù)行駛情況將電機和驅動軸進行分離或連接，使得車輛在2WD和4WD驅動模式下自由轉換，最大限度地降低不必要的動力損耗。后輪驅動型E-GMP在前輪沒有驅動電機，因此可以將此空間用作擋板。E-GMP還充分利用了后輪側的空間。后輪電機安裝在副車架內，其高度最小化。這確保了安裝電池的空間和后排座椅的內部空間。表1 Ioniq5前/后驅動電驅系統(tǒng)參數(shù)項目參數(shù)整車項目新能源整車類型E-AWD整車整備質量(Kg)2540驅動電機數(shù)量2驅動電機布置位置前/后驅動橋區(qū)域前電驅-電驅動總成前電驅動電驅類型PermanentMagnet/PermanentMagnet前電驅動電驅峰值功率(kW)70前電驅動電驅峰值扭矩(Nm)255X*Y*Z(mm)427*386*518總速比10.64后電驅-電驅動總成后驅動電驅類型-1PermanentMagnet/ACSynchronous后驅動電驅功率-1(kW)150后電驅動電驅峰值扭矩(Nm)350X*Y*Z(mm)545*580*360總速比10.64電驅動系統(tǒng)總功率(kW)225電驅動系統(tǒng)最大馬力(PS)306電驅動系統(tǒng)最大扭矩(Nm)605動力電池布置位置乘員座艙底部動力電池類型Lithium-Ion(Li-Ion)動力電池功率(kWh)77.4續(xù)航能力100具備快速充電能力Yes最高車速(km/h)1850-100km/h加速時間(s)5.2前/后輪胎尺寸規(guī)格255/45R20、255/45R20前電驅動系統(tǒng)整體技術結構為平行軸式布置方案，車型為跨界SUV，懸尺寸，擴大輪距（提升座艙空間）攪油損失與提升收油措施；因其是電動四驅，為提升整車效率，右半軸輸出附近設計有斷開故而設計有該斷開機構，如圖8所示。基于爆炸圖所示，前電驅動系統(tǒng)內部設計有吸濾器，底部設計有磁鐵，便于將吸濾器的吸口處的雜質吸住，提高了系統(tǒng)清潔度；差速器總成采用開放式設計結構，裝配關系為對半式結構（軸向尺寸會變大），因左/鍵產生微動磨損，需要將半軸花鍵聯(lián)結處涂抹潤滑脂且與半軸聯(lián)結處設計有O型圈，避免油脂丟失。圖8 Ioniq5前電驅動電驅實物圖斷開式結構通過直齒內花鍵聯(lián)結，為提高傳遞效率，采用滾珠絲多，不利于提升生產效率，如圖12所示。圖12 Ioniq5前電驅動傳動系統(tǒng)爆炸圖前電驅動電機系統(tǒng)定子繞組采用8層扁線結構，采用三顆螺栓進行固定，為保持出線端的尺寸及結構的穩(wěn)定性，采用注塑件與銅線進行融合，采用焊接工藝方式進行聯(lián)結；定子內嵌溫度傳感器，通過線束將數(shù)據(jù)進行傳輸；如圖13所示。鐵芯兩端繞組只有上半部分區(qū)域得到了冷卻。當繞組層數(shù)較少時，上面的冷卻油可以通過繞組之間的間隙淋到下面；當繞組層數(shù)較多時，基本上繞組內層幾乎無冷卻。而E-GMP采用的是8層繞組方案，因此，如果僅僅依靠兩根油管噴油冷卻，那么兩端繞組內層是危險的，如圖14所示。圖13 Ioniq5前電驅動系統(tǒng)定子圖14 Ioniq5前電驅動系統(tǒng)定子示意圖轉子系統(tǒng)轉子軸組件采用長軸設計，與一級主動齒輪采用花鍵配合，為齒圖圖15 Ioniq5前電驅動系統(tǒng)轉子前電驅動電機潤滑系統(tǒng)采用分體式布局結構（油泵與電機、電機與控制器），電機尾部采用機械修復孔，可調整油泵卡滯問題，如圖16所示。圖16 Ioniq5前電驅動系統(tǒng)-分體式電子泵前電驅動電機潤滑系統(tǒng)-吸濾器采用塑料外殼作為基體，內含吸慮紙，如圖17所示。圖17 Ioniq5前電驅動系統(tǒng)驅動電機潤滑系統(tǒng)-吸濾器前電驅動電機旋變傳感器采用四顆螺栓固定旋變傳感器，母端與旋變傳感器為一體式結構，如圖18所示；電機軸和動平衡板均開孔，油冷的可能性非常大，但前/后驅動系統(tǒng)未見油管或油路介入。圖18 Ioniq5前電驅動系統(tǒng)旋變傳感器前電驅動電機-電腐蝕結構SGR系列產品，如圖19所示。圖19 前電驅動系統(tǒng)-導電環(huán)前電驅動電機-三軸承驅動電機轉子軸采用三軸承支撐，均為三家日本供應商提供（減速器端為NSK-B30-297UR、驅動電機左側為NTN-55-627C3、35BC6S72），均為球軸承，傳遞效率高，如圖20所示。圖20 Ioniq5前電驅動系統(tǒng)-三軸承前電驅動-中間軸電驅變速箱采用二級減速機構，一級從動齒輪與中間軸采用花鍵配合，軸向采用球軸承限位，如圖21、圖22所示。圖21 Ioniq5前電驅動系統(tǒng)-中間軸承圖22 Ioniq5前電驅動系統(tǒng)-中間軸組件前電驅動-差速器總成差速器殼體為分體式結構，與差速器大齒輪用十顆螺栓進行緊固，左端/右端采用錐軸承進行支撐，如圖23所示。圖23 Ioniq5前電驅動系統(tǒng)-差速器總成差速器兩端采用舍弗勒錐軸承，保持架為塑料材質，如圖24所示。圖24 Ioniq5前電驅動系統(tǒng)-半軸支撐軸承前電驅動-斷開結構斷開機構采用模塊化設計思路，執(zhí)行器采用滾針絲杠，提高執(zhí)行器的傳遞效率；采用接合齒限位方式；如圖25所示。圖25Ioniq5前電驅動系統(tǒng)-斷開機構2.6前電驅動-驅動電機潤滑如圖26轉到圖27驅動電機定子的端部繞組，如圖27、圖28所示。該是金屬管。圖26 Ioniq5前電驅動系統(tǒng)-潤滑油管圖27 Ioniq5前電驅動系統(tǒng)-潤滑油管圖28 Ioniq5前電驅動系統(tǒng)-潤滑油管為更好地冷卻電機繞組，E-GMP在鐵芯兩端（繞組內層）增加了兩個外置金屬油環(huán)，通過O型圈與殼體相連；實際上，兩個油管＋油環(huán)的冷卻方案還是無法保證電機繞組360°冷卻，最下面的繞組外層即是盲點，為了解決這個問題，E-GMP還增加了泡油方案。E-GMP整個冷卻回路如下所示，如圖29所示。圖29 Ioniq5前電驅動系統(tǒng)-潤滑高度示意圖后電驅動系統(tǒng)概述后電驅動系統(tǒng)采用左/右殼體結構，傳動系統(tǒng)為平行軸式結構，與前電驅動系統(tǒng)的潤滑系統(tǒng)一致，除差速器總成，其余布置形式基本一致，控制器布置于驅動電機上方，如圖30所示；差速器總成采用半開式結構，行星齒輪為4個，可以增加輸出扭矩，見圖31。圖30 Ioniq5后電驅動系統(tǒng)后電驅動-傳動系統(tǒng)如圖31驅動系統(tǒng)分為四部分：1-分體式差速器；2-駐車執(zhí)行結構；3-分體式電子泵；4-駐車電機。圖31 Ioniq5后電驅動系統(tǒng)爆炸圖后電驅動-定子如圖32所示，對比前驅、后驅電機定子，可以發(fā)現(xiàn)后驅電機并不像前驅電機一樣常規(guī)的“三相出線”，而是獨特的“四相出線”。首先，驅動電機出線的4PIN固定在電機絕緣座上。需要注意的是，此處的E-GMP的高壓連接比較獨特。驅動電機絕緣座銅牌與塑料不是一體注塑，塑料與銅牌分開，通過卡扣實現(xiàn)組裝固定。制造難度降低，裝配稍復雜。圖32 Ioniq5后電驅動系統(tǒng)-定子組件后電驅動-轉子后電驅動電機軸和動平衡板均開孔，油冷的可能性非常大，但前/后驅動系統(tǒng)未見油管或油路介入。電驅動系統(tǒng)的一級傳動齒輪與前電驅動系統(tǒng)的布局形式一致，主要為降低設計風險，如圖33所示。后電驅動-旋變傳感器前/34所示。圖33 Ioniq5后電驅動系統(tǒng)-轉子軸圖34 Ioniq5后電驅動系統(tǒng)-旋變傳感器后電驅動-軸承所示，采用二級減速機構，依然采用三軸承進行支撐，與前電驅動系統(tǒng)布置形式一致，如圖12軸采用花鍵配合，軸向采用球軸承限位。圖35 Ioniq5后電驅動系統(tǒng)-輸入軸前/后軸承如圖36/后電驅動系統(tǒng)的速比一致，故而中間軸與一級從動齒輪布置形式一致。圖36 Ioniq5后電驅動系統(tǒng)-中間軸前/后軸承如圖37所示，差速器總成采用錐軸承進行布置，保持架為塑料材質；差速器總成采用四個行星齒輪；整體結構為輕量化設計，剛性強。圖37 Ioniq5后電驅動系統(tǒng)-差速器軸承&差速器總成后電驅動-潤滑油管與前電驅動系統(tǒng)一致，左右兩側布置油管，進行端部繞組潤滑，如圖38所示。圖38 Ioniq5后電驅動系統(tǒng)-中聯(lián)板后電驅動-油冷器如圖39所示，未采用常見結構(殼體設計油孔與油冷器采用O交互冷卻，采用四顆螺栓進行固定（其中一顆采用雙頭螺柱進行固定）。圖39 Ioniq5后電驅動系統(tǒng)-油冷器后電驅動-駐車機構如圖40所示，駐車臂采用懸臂式結構，駐車回位彈簧布置在殼體與駐車臂的小孔內；駐車齒輪布置在輸入軸。圖40 Ioniq5后電驅動系統(tǒng)-駐車臂&駐車齒輪圖41 Ioniq5后電驅動系統(tǒng)-駐車電機如圖41所示，采用電裝的內擺線行星減速機構，實現(xiàn)大速比，并能帶動駐車電機的輸出扭矩，實現(xiàn)系統(tǒng)所需的要求。如圖42所示，駐車電機驅動駐車軸組件進行旋轉，帶動駐車推桿組件進行軸向移動，并通過駐車導向機構實現(xiàn)對駐車臂的壓緊，從而實現(xiàn)駐車功能。圖42 Ioniq5后電驅動系統(tǒng)-駐車軸組件&駐車導向機構如圖43所示，駐車鎖片實現(xiàn)對駐車軸組件位置的鎖緊，并可實現(xiàn)對駐車位置信號的輸出（與圖40中的駐車軸組件配合使用）。圖43 Ioniq5后電驅動系統(tǒng)-駐車鎖片后電驅動-控制器控制器三相與電機絕緣座上三相連接。在這里，控制器三相不再是銅排，而是導電柱。這種設計給原本自由度不足的高壓出線難題提供了新的思路，如圖44所示，與前電驅動系統(tǒng)的結構類型一致。隨后，電機控制器處理后，以銅排的形式引出三相，如圖45圖46所示；最后，充電機與驅動電機控制器直連。充電機、控制器、驅動電機、齒軸、殼體最終形成高度集成，如圖47所示。圖45 Ioniq5前電驅動系統(tǒng)-導電柱圖44 Ioniq5后電驅動系統(tǒng)-導電柱圖46 Ioniq5后電驅動系統(tǒng)-高壓聯(lián)結處圖47 Ioniq5后電驅動系統(tǒng)-控制器集成示意圖通過電機進行升壓，背后的動因是為了使800V系統(tǒng)能夠兼容400V的充電樁。這種做法并不是只有E-GMP在做，已量產的產品還有比亞迪漢。如圖52所示，控制器表面貼覆吸聲棉，降低控制器與充電機所產生的噪聲，從圖中可以看出該電驅動系統(tǒng)雖為多合一系統(tǒng)，但僅僅是物理上的集成，并非是大集成方案；如圖53、圖54所示，因后電驅動系統(tǒng)為4根導電柱（其中一根為中性點），裝配方式簡單，接觸長度易于控制；如圖54所示，冷卻水道布置于IGBT與控制器面板下方。圖52 Ioniq5后電驅動系統(tǒng)-控制器示意圖圖53 Ioniq5后電驅動系統(tǒng)-導電柱內孔示意圖圖54Ioniq5后電驅動系統(tǒng)-控制器內部示意圖前電驅動-控制器如圖48所示，進水嘴與控制器殼體采用兩