法雷奧西門子電動汽車常熟

㈠ 極星2兩款單電機車型申報圖 功率分別為165千瓦和170千瓦

動力系統方面，兩款車都將搭載法雷奧西門子電動汽車動力總成(天津)有限公司提供的電動機，不同之處是根據車型定位和售價的不同，功率分別為165千瓦和170千瓦。

㈡ 滿足NVH和效率及功率密度要求的電動車橋

考慮到當前汽車動力總成系統的電氣化進程，對車橋提出了全新的技術要求。在進一步開發電動車橋時，法雷奧-西門子電動車公司推出了可對變流器、發動機和變速器等子系統實現機械、電氣和功能集成的電動車橋，並能滿足雜訊-振動-平順性（NVH）、效率以及功率密度等方面的要求。
1?產品要求及其生產業務的調整
根據研究人員的預測，在近10年間，約有25%以上的新車型將裝備電驅動裝置，其中一半是純電動汽車或燃料電池汽車。
汽車製造商為了使其品牌車型具有較高的市場份額，必須開發滿足所有功率等級需求的電驅動方案，因此其應用車型範圍包括最小的純電動汽車、銷售量不斷增長的混合動力汽車以及高級跑車。對於像法雷奧-西門子電動車公司等具有較高技術水平的整車驅動裝置供應商而言，則必須要採用可縮放的高級開發平台以及具有合理結構空間的模塊化解決方案，以便能使其適用於採用不同布局方式的汽車底盤和電路系統。
在進行由變流器、發動機和變速器等子系統組成的電動車橋（圖1）的產品開發過程時，研究人員必須有針對性地利用基於動力總成系統電氣化進程而提出的新要求和自由度。由於車輛結構新穎，須充分利用結構空間，只有通過3個子系統的高度系統集成才能達到該目標，其在機械、電氣和功能介面等方面可提供顯著的優化潛力 。
對於裝備電驅動裝置的車輛而言，使續航里程最大化是其開發的重點，因此產品性能除了具有較高的功率密度以及對電動車橋系統效率提出的較高要求之外，例如減輕動力總成系統質量以降低行駛阻力也有著重要意義。這些性能必須在滿足對電磁兼容性（EMV）、功能安全性和雜訊-振動-平順性（NVH）等要求的同時予以同步優化，但由此往往會產生技術爭議，從而要求對子系統及其介面進行全面的考慮，這些對開發電驅動系統提出的最重要的要求可分成6個基本標准，如圖2所示。

2 電動車橋的系統設計
在低功率等級中，研究人員通常選擇三相結構，以便使最大功率達到75～170 kW。無論是變流器功率模塊中的半導體數量以及由此帶來的電流承載能力對於可縮放性都是至關重要的。同時，研究人員應對冷卻系統結構進行優化，使其在最小的流通阻力下可實現最大的散熱量。
電機能通過其有效長度和定子中繞組的數量實現可縮放性，以便能按照所需的扭矩以確定電機的尺寸。
此外，最新一代的電機是按高轉速方案而設計的，其轉速可高達18 000 r/min。為了能將電機參數與車輪轉速和所需的扭矩相匹配，法雷奧-西門子電動汽車公司為最新的變速器選用了9～11的固定傳動比，並在成本和效率等方面有著顯著優勢。為了能通過提高生產數量以降低成本，平台所採用的策略目標是在寬廣的功率范圍中將殼體件、軸承、轉軸和冷卻通道結構等機械零部件以及板材截面均作為通用件而實現統一利用。盡管只有功率模塊和繞組等部件可實現尺寸的縮放，但是同時研究人員也應避免個別零部件尺寸過大。因此，研究人員在設計過程中需要注意，那些在高功率范圍也有著較高機械強度要求的構件（例如齒輪傳動級）在使用時應統一幾何尺寸，由此可通過高強度材料或相應的材料處理工藝以實現強化。

3 電動驅動單元
為了在400 V汽車電路情況下實現設備供應商（OEM）所提出的高功率需求，系統設計規定將6相驅動系統布局作為唯一的目標導向方案，從而能實現高達300 kW的最大功率。6相變流器-電機的結構布置示於圖3。

2台分別具有2個獨立三相繞組系統的電機由功率半導體器件進行控制，並布設於同一個殼體單元的同一根軸上。正如圖3所示，功率半導體器件可使用具有整體式門電路電極的硅雙極晶體管（IGBT），或使用通過門電路控制的硅碳化物場效應晶體管。另外，2個繞組系統彼此均按照規定的角度實現安裝。通過對繞組系統的置換控制，除了減小電機的電流波動和取消功率模塊的並聯布置方式之外，還能有效提升其效率和功率密度。研究人員通過選擇合理的結構布置方式，就能調整中間電路電容器的大小，再與相應的調節策略和模塊化策略相配合就能使這種變流器的尺寸減小約30%，從而減輕了系統質量和結構空間，並相應降低了成本。
圖4示出了電驅動單元的結構分解圖，並將在下文中予以介紹。能量流從蓄電池經過高電壓插頭（1）被導入變流器（2），直流接觸軌（3）通過電磁兼容性（EMV）濾波器（4）傳輸電流，以保證其他電控單元的電磁兼容性。液體冷卻的整流盒（7）由功率模塊（5）和中間電路電容器（6）組成，並被集成在一個壓鑄鋁殼體（8）中。車輛的低電壓接頭（9）位於1個匯總電控單元（10）上，並且半導體器件由1個同樣的匯總驅動單元（11）控制。通過交流電流進行測量（12）後，接線盒（13）中的電流接觸軌與6相電機連接（14）。另外，轉子位置感測器（16）的信號經過低電壓接頭（15）傳送，繞組頭部（17）中的電機溫度感測器控制分開的繞組。盡管採用了這種整體式結構型式，但由此可實現介面功能分開，並且有望在車輛使用周期內更換功率電子器件。

由於研究人員對扭矩密度、靈活性和效率提出了較高的要求，因而選用了永磁式同步電機。這種電機具有轉子內冷卻系統（18），因此即使在持續運作的情況下，該類同步電機仍能保持較為穩定的熱狀態，同時在其連續運轉時具有良好的效率。
定子（19）的冷卻過程是通過在過載電流與徑向環流之間設定1個最佳值來實現的，一方面通過該方式將電機調節到最好的熱狀況，另一方面使動力總成冷卻系統中的壓降保持在較低的狀態，以此減少了對車載水泵的功率需求。
電機與變速器共用1個中央軸承端蓋（20），這樣顯著優化了系統質量和功率密度，該2項數值明顯優於同類產品。
研究人員通過採用兩級圓柱斜齒輪傳動（21）實現了固定的傳動比，另外差速器（22）集成在緊湊的變速器殼體中。停車止動器執行機構通過變速器輸入軸（23）旁的1個手柄起作用，並且通過變流器來進行控制。
研究人員通過採用水-乙二醇作為冷卻液的高效冷卻系統（25），並對較低的壓力損失進行了優化，由此串聯冷卻變流器、電機和變速器。
本文所介紹的方案可使30 s內的峰值功率達到300 kW（a），傳遞至車輪的最大扭矩能達到5 700 N·m（b），持續扭矩為2 600 N·m（c），持續功率為120 kW（d）。在最低中間電路電壓為325 V的情況下，電機運行時的轉速-扭矩特性曲線包括所選擇的拐點都如圖5所示。

4 NVH和效率的優化潛力
除了功率密度和效率之外，電驅動裝置的雜訊特性也是最重要的參數之一，因此驅動裝置應具有盡可能好的靜音性，這對於產品開發而言就意味著必須降低電機與變速器的激勵頻率。電機的結構必須在功能和機械方面與變速器的結構進行整體考慮，以便在結構上達到最佳的設計方案，在早期開發階段就對模擬工具進行合理應用是成功的關鍵，同時可採用如下措施：增強易產生雜訊的零件的剛度、實現變速器的微觀嚙合，調整電機齒輪螺旋角的匹配方式以及電機轉子的電磁設計方案等。法雷奧-西門子電動車公司的NVH開發過程示於圖6。
最後，在系統整個運行范圍內開關頻率的變動和調制方法的變化也是目標導向措施，以便優化整個系統的聲學性能。提高開關頻率不僅能減小電流的波動，而且也能減小扭矩的波動，從而改善NVH特性，並同時提高電機的效率，但是過大地提高脈寬調制（PWM）頻率會導致過大比例的變流器損失和總傳動損失，因此在系統層面上，NVH與效率之間存在著1個最佳狀況，並且與部分文獻中所述的情況不同，這兩方面的性能並非必然會使彼此之間存在矛盾。
作者：[德] A.H?FER等
整理：范明強
編輯：伍賽特
本文來源於汽車之家車家號作者，不代表汽車之家的觀點立場。

㈢ 泉峰汽車與蔚然車的關系

以汽車熱交換零部件、汽車傳動零部件和汽車引擎零部件為核心的產品體系，公司產品主要應用於中高端汽車。此外，公司還生產部分洗衣機零部件產品。公司的電機殼體、變速箱殼體、逆變器殼體組件等新能源車部件，供應給法雷奧西門子電動汽車公司、聯合汽車電子有限公司、蔚然(南京)動力科技有限公司。