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2019年01月30日 | 雪佛兰Bolt电机驱动系统

2019-01-30 来源：eefocus

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。

Bolt 电动汽车