单速变速箱—大众横置发动机模块化平台旗下产品成功投入应用

作者： ycreset27741703
2021-01-21 09:19
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作为德国大众全新模块化电驱矩阵（MEB）电驱架构的部件，ID.3车型的单速变速器目前尚未采用最先进的技术和零部件。但对大众集团品牌所拥有的电动车型品牌而言，其代表着相应的技术核心。

近8年来，大众方面推出了广受好评的横置发动机模块化平台（MQB）项目，并据此对大众旗下的横置发动机、前置发动机、前轮驱动等横跨多个品牌的汽车开发策略进行了全新定义。类似于MQB平台，大众方面已经创建了1类具有较高技术水平的产业体系，意在大量生产新一代的纯电动汽车。

基于MEB平台的使用现状，大众方面承诺今后会为德国工业体系中的纯电动汽车生产进程打好基础。当谈到MQB是如何横跨大众、奥迪、西亚特（SEAT）和斯柯达等多个品牌时，大众旗下的设计人员认为MEB同样也可在这4个车型品牌中得以推广。

全新平台的中期目标主要如下：到2022年，所有4个集团品牌计划生产27款MEB车型。这种技术的关键将涵盖电池、电芯、电机和变速器等核心子系统。

单速设计

大众新一代纯电动车的变革将始于ID.3车型。该款配备有5车门及5座位的掀背车，通过1款后置电机来驱动后轮，其所输出的最高功率为150 kW，峰值扭矩为310 N▪m。ID.3车型的APP310电驱单元通过1个紧凑的单速变速箱将动力传递到驱动轮上，电驱单元由大众集团零部件公司事业部自主研发，并于德国的卡塞尔（Kassel）工厂进行生产。

大众方面提到，其将为ID.3车型及其他纯电动车型选用单速变速器的布置方案。在采用纯电驱动单元后，其最大瞬时扭矩可在1个宽泛的转速范围内保持恒定。大众提到该项重要因素促使其工程团队决定采用多速变速箱的方案，以获得必要的转速或扭矩。

因此，ID.3车型的变速器通常配备有1个2级单速设置系统。所以，当驾驶员需要实现倒驶功能时，ID.3车辆电驱系统的方向只需要简单地进行反转即可。为了使电机具有150 kW的最高功率，电驱单元必须进行高速旋转，同时提供高扭矩输出，需要采用较大的变速比。

为了尽量节省空间并减小整个变速器系统的占用空间，大众纯电动变速箱的特征是通过2个较小的同步器代替了1个较大的同步器。这意味着ID.3车型中的电机可在1个宽泛的转速范围内持续输出最大扭矩。在16 000 r/min的最高转速下可达到的最高车速为160 km/h。因此，对ID.3车型而言，采用单档即可满足所有的驾驶工况。

ID.3车型采用纯电动驱动系统，因此静音性较好。制造人员对单速变速器单元的部件和子组件进行了精细制造，以确保当车辆在路上高速行驶时，不会产生过大噪音，这也是大众方面对该款车型的重要关注点之一。所以，在Kassel生产线的下线端，制造人员不仅需要对ID.3车型电驱系统的动力特性进行仔细检查，还要对噪声值开展相关研究。

APP310单元

对于ID.3车型而言，大众旗下的设计人员选择了1款永磁无刷电机作为APP310电驱单元的基础。该款电驱单元的APP名号源于与轴平行传动的变速箱，其附带的数字序列源于可用的最大扭矩值。全新的发卡绕组（hairpin）技术可以采用1个新引进的生产过程来组装定子，从而优化定子的叠层铁芯（laminated core）空间，以填充扁平的预成型铜线圈。与具有铜绕线线圈的驱动机构比较，其扭矩密度和电驱效率有了进一步提升，甚至可在低转速下获得最大扭矩。同时，整个驱动单元能与单速变速箱一起实现紧凑布置，并且驱动单元的自身质量为90 kg。

电池系统在充满电后的续航里程可达550 km。高压单元采用锂离子电芯，该电池模块中总共布置有24个电芯。就具体细节及应用而言，构建电池系统的模块数量可进行相应调整。大众方面提到，该模块化结构具有较高的灵活性：如果客户需要电动车具有更长的续航里程，设计人员可以在电池单元中装入更多的模块，但需要使基础结构保持一致。

ID.3车型的铝电池壳体配备有1个经集成的防撞架（crash frame）来保护电池，并且能提供最佳的稳定性以减轻质量。特别对于ID.3车型而言，12个模块可通过电池连接器一起形成电池单元。在该系统中所能提供的电压可达408 V。

电力电子元件控制着电池和电机之间的高压能量流，并且可将储存在电池中的直流电（DC）转换为动力电机使用的交流电（AC）。同时，12 V的用电系统采用DC/ DC转化器以供应低电压。在1个正常的交流系统中，电池所能提供的最高充电功率为11 kW；直流系统的最高充电功率则达到125 kW。

德国制造

采用MEB架构的电动车的所有驱动系统，均在大众位于德国Kassel的零部件工厂进行制造，并且该工厂也可提供主要的平台部件。其他用于ID.3车型的重要零部件在位于德国萨尔茨基特（Salzgitter）和布伦瑞克（Brunswick）进行生产。