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雪佛兰Bolt电机驱动系统

发布时间:2020-07-08 发布时间:
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通用的纯电动起步于96年的EV1,然后是13年的Spark,以及16年量产的Bolt。

 

Bolt的设计是在Spark的基础上,改良了驱动系统,增加了电池容量,以满足B级车长续航的需求。下图是Bolt和Spark性能参数的比对。

 

 

 

驱动系统

衡量电动汽车驱动系统性能的指标无外乎百公里加速时间、爬坡能力、最高车速、续航里程等。这些性能指标受制于驱动系统的峰值转矩、峰值功率和峰值转速。

 

 

Bolt采用了电驱桥系统,外形如下图所示。驱动桥前置,中心对称,左右半桥长度一样。

 

 

该系统集成了永磁电机、减速器(变比7.05)、差速器、润滑系统、电机冷却系统、驻车系统、档位开关、油泵,以及一些附件。

 

 

该款电机峰值转矩360Nm,峰值功率150kW,峰值转速8810rpm,电机的峰值电流400Arms,一些详细的尺寸和参数见下表。

 

 

下图是该电机的爆炸图。

 

 

 

下面重点介绍一下电机的定转子设计考量。

 

电机定子

Bolt的电机绕组采用的扁铜线,发卡式。扁铜线插入定子槽后,经过弯曲、焊接成型。

 

 

发卡式电机优缺点都很明显。

 

优点:

槽满率高,传统电机45%,发卡能达到70%

 

散热性好,绕组之间接触面积大,空隙小

 

端部短,体积小

 

缺点:

由于绕组线粗,高频集肤效应明显,铜耗增大

 

铜线要求高,扁铜线折弯后绝缘层容易损坏产生缺口或破面

 

由于电机匝数少,不易系列化。

 

加工工艺复杂

 

生产设备要求高

 

这里面的缺点对于通用这种大厂可能都不是问题,主要要解决的是第一条。


当车运行在高速下,定子电流的频率很高,由于扁铜线的横截面较大,其集肤效应会增大,从而会增大绕组的电阻,进一步增加铜耗。为此相比于Spark的每槽4线,Bolt采用了较细的扁铜线,在同样空间里,每槽里放置了6根绕组,如下图右侧所示。

 

 

 

两者的铜耗对比如下:

 

 

由于每槽6线降低了槽满率,为了将槽满率补偿回来,Bolt电机取消了每槽绕组间的绝缘,仅采用两段式对绕组和铁芯进行绝缘。

 

 

两段式绝缘纸的交接处,会占一定空间,所以定子槽需要修改外形,如下图所示。

 

 

端部的连接环:

 

 

在应对齿槽转矩和径向应力方面,Bolt电机既没有斜槽,也没有斜极,而是在定子槽开口宽度上做文章。

 

从定子铁芯横截面看,每个槽的开口宽度都不一样。

 

 

从电机长度方向看,槽开口宽度分为了3段。

 

 

我估计不用斜极方案,是因为斜极会降低气隙磁链,影响磁钢利用率,同时生产过程也麻烦。

 

转子设计

电机转子采用了双V结构。相邻极与极之间,V字角度会有细微的差别,在转子外表面都有空孔,孔的位置极与极也不一样,这些措施都是为了降低齿槽转矩,满足NVH的要求。

 

 

电机控制策略

 

 

为了更大的利用直流母线电压,减小电压环的限制,电机控制采用了六步法过调制,提高了电机输出转矩和电机效率。

 

这一部分我下来找找相关资料,仔细研究研究,再来给大家汇报!

 

后记:

Bolt的电机定转子设计思路和方法还是很新颖,所谓条条大路通罗马,面对同样的工程问题,大家的思路都不一样。

 


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