1.背景介紹

地球變暖、石油資源枯竭的擔(dān)憂,作為應(yīng)對CO2排放量削減和確保能源安全的舉動(dòng)在世界上越來越受到關(guān)注。以中國排放法規(guī)為例，國家生態(tài)環(huán)境保護(hù)部下發(fā)的《輕型汽車污染物排放限值及測量方法-中國第六階段》簡稱“國6”，此標(biāo)準(zhǔn)a階段于2020年7月1日正式實(shí)施，此標(biāo)準(zhǔn)b階段于2023年7月1日正式實(shí)施。相比“國5”車輛來說，新的排放限值加嚴(yán)50%，特別是氮氧化物和PM顆粒限值；循環(huán)里程更長、加/減速工況更苛刻、高車速工況增多及變工況增多，所覆蓋的運(yùn)行工況更廣；增加實(shí)際道路行駛排放RED測試，不僅要求在試驗(yàn)測試滿足，還需要在正常駕駛工況也需要滿足；加嚴(yán)蒸發(fā)排放控制要求；增加OBD控制要求等等。

另一方面，為了遵守最近更加嚴(yán)格的燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)，世界各地對SUV的需求正在擴(kuò)大。豐田已經(jīng)開發(fā)了第四代混合動(dòng)力汽車系列。本文介紹了包括新型漢蘭達(dá)(圖片|配置|詢價(jià))在內(nèi)的中型SUV的新型電機(jī)。在實(shí)現(xiàn)比原電機(jī)更高的轉(zhuǎn)矩和更高的輸出的同時(shí)，對定子結(jié)構(gòu)、磁路和冷卻結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，以達(dá)到降低損耗和減小尺寸的目的。

漢蘭達(dá)

最低售價(jià)：26.88萬起

圖片參數(shù)配置詢底價(jià)

懂車分3.92懂車實(shí)測空間·性能等車友圈29萬車友熱議二手車5.90萬起 | 834輛

新款漢蘭達(dá)

P810變速器剖切圖

P810變速器剖切圖

具體體現(xiàn)如下：

減少機(jī)械損耗，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。

提升電動(dòng)模式下的驅(qū)動(dòng)力。

減小尺寸和質(zhì)量，以便安裝在TNGA-K平臺(tái)上(與中型轎車相同)。

降低NV影響，提升客戶體驗(yàn)。

以下主要介紹冷卻系統(tǒng)及潤滑系統(tǒng)及NVH解決方案。

2.結(jié)構(gòu)介紹

P810的結(jié)構(gòu)遵循了新一代豐田混合動(dòng)力系統(tǒng)(THS)。其結(jié)構(gòu)描述如下:與P610或P710的傳動(dòng)系統(tǒng)一致，均為四軸齒輪傳動(dòng)形態(tài)，由一個(gè)扭矩減震器、輸入軸、動(dòng)力分流裝置、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)，減速齒輪、差速器、殼體等零件組成。雙軸電機(jī)結(jié)構(gòu)和電機(jī)減速裝置均采用平行軸齒輪布置。P810采用了新一代的THS結(jié)構(gòu)，與P313相比，減少了25%的機(jī)械損失。與P313相比，P810在EV模式下雖然電機(jī)轉(zhuǎn)矩降低了19%，但輸出轉(zhuǎn)矩增加了10%。這是通過提高36%的齒輪傳動(dòng)比和提高電機(jī)轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的。這使得P810的質(zhì)量比P313減少了6%。

P313&P810參數(shù)對比

剖切圖對比

P313&P810電機(jī)尺寸及損失對比

3.冷卻系統(tǒng)介紹

為了應(yīng)對驅(qū)動(dòng)電機(jī)高輸出引起的發(fā)熱量增加，P810采用了具備水冷和空冷兩個(gè)熱交換器的雙系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)。對于P313整箱，經(jīng)整車散熱器完成對MG1、MG2電機(jī)的冷卻，而機(jī)械泵(MOP)不通過熱交換器對MG2進(jìn)行冷卻。另一方面，P810采用MOP通過整車散熱器冷卻MGI和MG2電機(jī)，通過EOP通過熱交換器冷卻MG2的雙系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)。在以往的THS系統(tǒng)中，HV基本以MOP機(jī)械泵+飛濺潤滑完成對電機(jī)、功率分流裝置、齒輪等零件的潤滑；而在PHV系統(tǒng)中，MOP+EOP+飛濺潤滑完成特定零件的潤滑；而現(xiàn)在所看到的系統(tǒng)在原有方案上，進(jìn)行性能優(yōu)化，擴(kuò)大整箱的散熱能力的增強(qiáng)。通過將EOP布置位置的調(diào)整，縮短管路的長度，降低管路中的壓力損失，保證壓力及流量要求。

P313冷卻回路

P810冷卻回路

P313&P810熱容量對比

P313冷卻系統(tǒng)布置

810冷卻系統(tǒng)布置

EOP布置位置下的壓損

整箱熱擴(kuò)散能力示意圖

4.電機(jī)定子介紹

在P810中,通過將發(fā)電機(jī)定子分布卷化,將發(fā)電機(jī)及電動(dòng)機(jī)定子的卷線并列接線,實(shí)現(xiàn)高扭矩、高輸出、小型.對低損耗有貢獻(xiàn)。分布式繞組已被證實(shí)不僅具有扭矩密度高、低諧波的優(yōu)點(diǎn)，繞組和定子鐵芯之間也具有較好的熱傳遞特性。由于分布式繞組的線圈伸出定子槽的角度不同，導(dǎo)致線圈端部會(huì)集中式繞組要大。

集中式繞組和分布式繞組對應(yīng)電機(jī)的有效長度及其應(yīng)用場合

在將線圈端形狀以幾何率小徑化的情況下,會(huì)發(fā)生與相鄰線圈的干擾,因此,實(shí)施了將線圈曲部配置為 3d的復(fù)合彎曲。在復(fù)合彎曲中,控制彎曲型的間隙,抑制因被膜厚減少而引起的絕緣性惡化,結(jié)果避免了線圈的干擾,實(shí)現(xiàn)了小型化.另外,通過使線圈焊接電極小型化,可以在省空間進(jìn)行焊接。

P810定子結(jié)構(gòu)

線圈端部尺寸降低

到目前為止的第 4 代系列采用了將批量狀態(tài)的偶數(shù)插槽和奇數(shù)插槽串聯(lián)接線的 8 極 16 串聯(lián)線圈構(gòu)造。為了并行接線,將偶數(shù)槽和奇數(shù)槽線圈簡單地并行化 (6 槽-6 槽接線),由于電氣角角 30 度的轉(zhuǎn)子相位差,產(chǎn)生電位差,在線圈內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)電流。通過循環(huán)電流導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩輸出降低,交替連接偶數(shù)槽線圈和奇數(shù)槽線圈 (5 槽-7 槽接線) 由此,消除了轉(zhuǎn)子相位的電位差,抑制了循環(huán)電流。

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5.NVH優(yōu)化

在工作狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)橋的主要振動(dòng)源是輪齒接觸位置，后蓋對噪聲輻射貢獻(xiàn)較大。噪音從后蓋傳到車內(nèi)有兩種途徑。其中一種途徑是通過車身側(cè)面構(gòu)件和與后蓋相連的左安裝支架將振動(dòng)傳遞到駕駛室。在第二種途徑中，聲音從后蓋表面輻射到空氣中。由于安裝位置從后蓋中心移開以減少跨橋長度，由于安裝支架和后蓋中心之間的反相位振動(dòng)，存在安裝振動(dòng)和噪聲輻射的擔(dān)憂。因此，采取了幾種不同的對策來降低NV。首先，對作為振動(dòng)源的齒輪采取的對策。為了減小從齒輪到殼體的振動(dòng)幅值，反從動(dòng)齒輪法蘭處有三個(gè)孔，減少剛度的同時(shí)保證強(qiáng)度。其次，后蓋結(jié)構(gòu)是振動(dòng)傳遞途徑，也是噪聲輻射的重點(diǎn)，對其采取的應(yīng)對措施如下。

從齒輪齒接觸位置到后蓋的主要振動(dòng)傳遞途徑

減少反驅(qū)動(dòng)齒輪的剛度

后蓋內(nèi)外的高肋通過機(jī)械油泵(MOP)凸臺(tái)連接安裝凸臺(tái)和外殼法蘭。這降低了振動(dòng)振幅，改善剛度的安裝后蓋的輪轂和中心。

將安裝支架的絕緣體連接到后蓋法蘭(靠近外殼配合面)的加勁板，提高了安裝凸臺(tái)的剛度，降低了振動(dòng)。

通過將過濾器輪轂從拖把移到后蓋，拖把閥體縮小。這降低了后蓋中心的固有頻率，結(jié)果在共振之間的后方上的中心和安裝支架。

連接外殼配合面法蘭的肋，以及圍繞電機(jī)/發(fā)電機(jī)軸和沿軸的徑向肋的環(huán)面形狀，通過提高平面外方向的剛度來降低振動(dòng)幅值。

后蓋和左安裝結(jié)構(gòu)的NV減少