上汽第二代EDU智能电驱变速箱技术解析
发布日期: 2020-11-05来源: 汽车动力总成
第二代EDU由齿轮轴系、TM电机、离合器、高压线束、低压线束、inverter(逆变器)、HCU(混合动力汽车整车控制器)、壳体组成。与第一代EDU相比,取消了双电机和双离合器的结构,取而代之的是TM电机和电控离合器。创新性的双输入轴DHT构型,平行轴布局,布局更加紧凑,发动机侧6挡+电机侧4挡,实现自由的齿比组合,扩大高效区间范围,优化低速扭矩输出。
离合器位于发动机输出端和6速变速箱(含两组同步器)之间,工程师通过齿轮复用、同步器组合,凭借电动机直接集成在变速箱上的结构优势,用18个齿轮和4个同步器实现了11个挡位(含倒挡)。
理论上发动机端6速、电机端4速共可实现24个挡位,但实际却用不到这么多个挡位,工程师只选择其中“工作效率最高”的10个齿比。配合第二代EDU电控换挡执行机构,使得换挡速度达到0.2s,比起第一代的油压电控机构,换挡速度有了明显的改善。
第二代EDU中的高功率永磁同步电机,最大马力136PS,峰值扭矩230N•m。采用了Hair-pin电机绕组技术,提升电机功率/扭矩密度约20%,电机峰值效率高达96%。
Hair-pin发卡绕组电机特点:
(1) 槽满率高:发卡电机有效铜的面积可以提高20%以上,传统电机有效铜槽满率只有45%左右,发卡电机能做到70%左右。永磁电机损耗由绕组铜耗、铁耗、风磨杂散、磁钢涡流损耗,其中绕组铜耗占比50%以上,铜耗大小又和绕组电阻成正比,减小绕组电阻能直接降低铜耗、提升电机效率和功率密度。
(2) 散热性好:绕组表面积大,散热面积大。绕组匝与匝之间接触面积大,热传导更好。绕组每匝之间空隙小,热传导更好;绕组和铁心槽之间接触良好,热传导更好。通过温度场仿真,相同设计的扁铜线电机绕组温升比圆铜线电机低10%。
(3) 绕组端部短:线圈端部结构更紧凑。相比散嵌绕组,端部高度低很多。
高度集成式主动油冷散热技术同样应用在这第二代EDU身上,在电机外侧,冷却的油路以及喷油的开孔,冷却油气以油柱的形式喷淋到绕组端部,直接、快速地将热量带走。相比传统的水冷散热方式,动态油冷式热管理技术更直接、高效,热传递路径更短,冷却效率更高。同时,油冷结构更加精密、紧凑,体积和重量缩小,能进一步提高电机功率密度。
在这套变速箱的冷却系统中,永磁电机以及变速箱采用油冷,电机控制器和TOC(油冷控制器)采用的是水冷,HCU(混合动力汽车整车控制器)采用的是风冷,这三种不同的冷却形式相互协作,共同组成了第二代EDU智能电驱变速箱的冷却系统。