Audi e-tron电驱总成

Audi e-tron包含四种规格电驱总成，如图1所示，电机为异步电机，不同型号的总成的电机区别仅为电机长度，电机控制器的区别仅为软件版本，其中多数部件为通用件，包括位置传感器、转子轴承、密封件等。

APA250：平行轴，异步电机，250Nm；

AKA320：同轴，异步电机，320Nm；

APA320：平行轴，异步电机，230Nm；

ATA250：同轴，两套总成，单总成250Nm。

图1 Audi e-tron电驱总成类别

下面主要看看APA250电驱总成，爆炸图如图2所示，该款总成在匈牙利Győr工厂生产的，为了生产该总成，工厂采用了很多新的制造概念，包括新型绕线中心，模块化电桥装配线等。

图2 APA250电驱总成

电机控制器

电机控制器基本参数图3所示，主控芯片采用英飞凌AURIX系列，最大有效相电流为560A，额定为260A，电压范围为150~460V，功率密度30kw/l，重量8kg，体积为5L。其爆炸图如图4所示，惟一突出的为侧边的HV DC接插件，比较有新意的是其内部结构为横向排布，纵向高度为88mm，从内部爆炸图(图5)可以看出，功率器件冷却采用双面水冷的方式，冷却效果比当前普遍采用的单面水冷方式高很多，目前用上的很少很少。

图3 电机控制器技术参数

图4 电机控制器结构

图5 电机控制器内部结构

另外为了保证控制器与电机连接处的密封，采用新型三唇式环境密封件与EMC接触环整合在一起，这样既可以补偿机械上的公差，还可确保系统屏蔽和接地。

电机

Audi e-tron的电机为异步电机，采用分布式绕组和铝鼠笼式转子，根据布局和使用情况，电机的区别在于有效长度和绕组数，功率输出范围为90kw~140kw，其技术参数如图6所示。

图6 电机技术参数

电机定子(图7)具有48个齿的叠片铁芯，使用高渗透性的电气板，通过“ GluLockHT”包装技术将0.35mm的叠片堆叠在一起，这样铜填充率可达到47%以上，另外电机系统的绝缘等级为H。

图7 电机定子

电机转子(图8)由58齿的叠片铁芯和高纯度的铸铝鼠笼组成，具有良好的散热。转子能承受120m/s的离心速度，耐温极限为180℃。

图8 电机转子

减速器

减速器(图9)采用了轴向平行布局的两级传动概念。第一传动级是行星齿轮组，其中三个行星齿轮和一个径向释放的环形齿轮同时转换扭矩和速度。太阳齿轮通过花键与电动机的转子轴牢固锁定。太阳轮轴的电机侧由转子轴的固定轴承支撑，而在相反侧，则由四点轴承轴向引导。轴的端部可以在限定的自由度内进行径向调节，从而确保在所有操作情况下都能与周围的花键最佳对准。其技术参数如图10所示。

图9 减速器

图10 减速器技术参数

e-tron是Audi的的电动车系列，目前已有e-tron 50和e-tron 55两款车型，两者均搭载前后两套电驱系统，其中前驱搭载的是APA250，后驱搭载的是AKA320(APA250 AKA320具体信息请点击Audi e-tron电驱总成)，搭载效果图如图1所示，APA250和AKA320两者电机的功率曲线如图2所示，Audi e-tron电驱总成中提到的APA320和ATA250主要是用于后续的E-tron Sportback车型 。

图1 APA250和ATA320效果图

图2 左边为ATA320功率曲线，右边为APA250的功率曲线

在e-tron电驱系统中，电机和传动轴是由Audi自己开发，电控和减速器为采购，其中减速器是由舍弗勒提供。

下面聊一聊电驱总成的冷却系统。

这套电驱系统中采用了水冷和对流冷却组合，冷却区域主要分为四个，分别是：转子内冷却，定子冷却、轴承冷却、功率器件冷却，如图3所示。

图3 电驱系统冷却系统图

定子冷却

绕组中产生的热量(欧姆损失)通过铁芯和绝缘系统，将热量传至冷却套，流动的冷却水将热量带走。

轴承套冷却

电机的轴承套冷却为水冷，因此可以有效降低转子轴承的温度。轴承套在转子区域内还具有散热片结构，类似于内部通风的制动盘，通过转子风扇叶片产生的定向空气流高效地将转子笼环中的热量排出，并对定子绕组头形成良好的对流冷却。

转子冷却

由于转子的对流冷却不足以满足电机的性能需求，因此在转子内部配备了内部冷却装置，转子内部冷却通过热传导将转子产生的热量转移至冷却液中，从而支持对流冷却。同时转子内部冷却还可以使内圈和外圈的轴承温度更加均匀，从而使轴承的寿命和性能更佳。在高转速下(15000rpm)下，为了保证转子内部冷却的可靠性，通过使用带有难磨损的碳化硅密封环的滑环来密封。