大众MEB平台电驱系统解析

一、概述

或许是切身地感受到了来自Tesla等汽车新贵带来的的压力，抑或者是急于摆脱尾气门的影响，大众不止一次地公开表态要全面推动完成向电气化的转变，这种态度的决绝可以用一幅图、一段话和一句slogan很好的传达。

一幅图，便是来自大众官网的汽车电动化发展目标概览，如图1所示：

图1 大众汽车电动化发展目标概览

一段话，同样是来自大众官网的如下一段话：

As a way of offering electromobility to everyone in the future, Volkswagen developed the modular electric drive matrix (MEB), a platform that complements the previous modular transverse toolkit (MQB). The MEB includes the most important elements on which the Group’s brands can build. The first MEB-based volume model will be introduced by the Volkswagen brand: The exterior dimensions of the new I.D. are based on the best-selling Golf compact. But with the help of the new MEB architecture and newly designed components, the vehicle will employ a remarkably roomy interior concept that you would actually expect to find in the Passat class. The key to this enhancement is the newly conceived chassis used in the I.D.

这句slogan，同样出现大众官网：Electric for all。

通过对上面的三个 “一”的解读，我们可以做以下的概括：大众希望借由MEB平台为起点，加速推动其完成向电动化的转型，最终实现其Electric for all的目标。在这个过程中，大众至少向我们传递了以下信息：推动变革的态度很坚决；推动变革的措施很具体；推动变革的目标很明确，其对上述三个“一”的具体落实如下：

•  Modular e-drive matrix

•  I.D. family: 4 concept cars close to series production

•  Compact series I.D. starting in 2020

•  A total of 27 MEB-based Group models by 2022

•  Range of 330 kilometers to 550 kilometers

•  IONITY offers charging capacity of 125 kWh

•  100,000 MEB vehicles will be built in Germany during 2020

通过以上可以看出，就如同MQB平台那样，在大众不遗余力地推动其自身完成向电动化转型的过程中，MEB平台扮演着重要的角色。基于MEB平台衍生而来的众多车型将会承担大众2200万销量中最大的份额，在某种程度上，MEB平台的成败决定了大众向电动化转型的成败。

在大众官方的解读中，MEB平台是大众基于模块化开发的理念打造的面向未来的整车平台，其平台架构如图2所示：

图2 MEB平台底盘架构

相较于MQB平台，MEB平台最大的特点是极大地简化了底盘的结构，将电池和电驱动系统按照相互独立的模块进行布置，这样最大的优势在于可以以最小的动力模块为单元，选择不同的配置进行匹配组合以最大程度地满足不同车型的开发需求，将底盘开发的复杂问题转化为简单地按照零部件进行排列组合的数学问题。

MEB平台下，电池独立位于底盘底部中间位置，可以有效地降低底盘重心，平衡整车轴荷分配，有利于提高整车动态行驶表现；电池是由软包电芯组成的独立模组按照一定的数量组成，可拓展性强，便于平台化，可以通过改变模组的数量实现电池包不同的电量需求，以满足不同车型的整车续航要求。电池包组成及其结构分别如图3、图4所示：

图3 MEB平台电池包组成

图4 MEB平台电池包结构分解图示

MEB平台开发中电驱动系统同样采用了模块化开发，独立于电池等其余底盘部件布置的电驱动系统，可以通过不同的功率组合来实现不同的底盘动力匹配，从而满足不同的车型开发需求。

MEB平台采用了主后驱的开发策略，前驱为辅驱系统，可以选择不同的动力系统以形成多种动力组合以极大地提升平台通用性。现阶段开发中，标准配置的动力组合采用了后驱动系统 前驱动系统的动力配置方式，具体布置结构如图5所示：

图5 MEB平台电驱动系统布局示意图

MEB平台前后电驱动系统均采用集成开发的三合一系统，其中后驱动系统采用平行轴结构，前驱动系统采用同轴结构，这种结构组合有利于降低底盘高度，同时减小前悬尺寸，最大化车辆内部空间。以下，将分别就主驱及辅驱系统进行详细说明。

二、MEB后驱动系统

MEB后驱动系统水平布置于底盘后轴，采用电机、电控和减速器集成的三合一结构，可降低系统的Z向高度尺寸，有利于提高车内空间。后驱动系统结构图示如图6所示：

图6 后驱动系统结构图示

MEB后驱动系统的功率等级为150kW，电机、减速器的空间布局采用平行轴结构，电机控制器机械集成在电机和减速器上方，形成三合一的布局结构。该结构的优点是有利于取得系统在X向和Z向的最小包络尺寸，便于进行整车布置，提高空间利用率。后驱动系统采用平台化开发的策略其可以在150kW系统的基础上进行功率升级而不引起整机包络以及和外部接口的变更，极大地提高了系统的灵活性和可拓展性。该系统的冷却采用了集成冷却回路，取消了冷却管路在系统部件之间的使用，提高了冷却系统的可靠性；冷却液流经控制器后在系统内部直接流入电机，后经电机和减速器的集成端盖流出从而完成对驱动系统的冷却。集成冷却回路的采用有利于对整机系统进行集中的热管理，提高热管理的效率。

150kW后驱动系统参数如表一所示：

表一 150kW后驱动系统参数

150kW后驱动系统的外部机械、冷却及电气接口分别如图7、图8所示：

图7 前电驱动系统接口图示

图8 前电驱动系统接口图示

MEB后驱三合一系统电机采用基于220冲片平台化开发的150kW永磁同步电机，在该平台下，电机功率具有良好的向上、向下拓展性，极大的有利于铁芯等零部件的规模化生产；同时，定子绕组采用BOSCH特有的I-PIN扁线技术，有效地提高了绕线槽满率（高达73%）及电机效率（高达97%），并极大地简化了传统扁线电机生产中扁线折弯的生产工艺，避免了由于漆包线连续多次折弯诱发的潜在质量风险。

后驱系统电机及I-PIN结构如图9所示：

图9 后驱动系统电机结构图示

MEB后驱三合一系统控制器采用BOSCH基于通用硬件平台平台化开发的150kW控制器，该硬件平台可通过更换不同的功率模块实现一定的功率拓展，具有良好的灵活性，平台支持CAN-FD通讯并可实现ASIL D的功能安全需求。后驱系统控制器结构如图10所示：

图10 后驱动系统控制器结构图示

MEB后驱三合一系统减速器采用两级减速器，有助于降低减速器包络尺寸，也有利于进行一定的速比拓展。减速器中心距185mm，最大输入转速16000rpm，齿轴润滑采用机械油泵润滑，通过热交换器换热实现润滑油液散热需求。

后驱系统减速器结构如图11所示：

图11 后驱动系统减速器结构图示

三、MEB前驱动系统

MEB前驱动系统采用同轴结构的三合一系统，垂直布置于底盘前轴。三合一同轴结构可以实现较小的包络边界，垂直布置可以最大程度地减小前驱动系统在X向的布置空间，有利于减小前悬尺寸，可以极大地提升整车内部空间。前驱动系统结构如图12所示：

图12 前驱动系统结构

MEB前驱动系统采用同轴布局结构的三合一方案，系统功率为78kW。电机采用异步感应电机方案，有利于降低成本；减速器采用平行轴布局的偏置式同轴结构，技术上规避了使用行星轮同轴结构，有利于降低减速器齿轴加工的难度，可有效降低齿轴的制造成本；电机控制器机械集成在电机上方，和减速器形成三合一的布局结构。该同轴三合一结构有利于取得系统在X向较小的包络尺寸，可充分保证整车的碰撞缓冲空间尺寸，能有效减小整车前悬长度，有助于提高整车内部空间。该系统的冷却采用了油水集成冷却回路，同时取消了冷却管路在部件之间的使用，提高了系统的冷却效率和可靠性；电机同时采用油冷和水冷进行冷却，冷却液流经控制器后在系统内部直接流入电机冷却水道，后经电机冷却液出口流出，完成电机的水冷导热冷却过程；减速器油经油泵泵入电机轴后，随电机转子的转动从电机轴的径向甩油槽甩出，飞溅到电机定转子进行直接换热冷却，油液在电机内腔底部汇流后流经热交换器进行油液换热冷却，经冷却的减速器油流出热交换器后再由油泵分别泵入电机轴和齿轮，完成对电机定转子的冷却和对齿轮的润滑，形成完整的油冷及润滑回路。集成冷却方式的采用有利于对整机系统进行集中的热管理，提高系统热管理的可靠性及效率。

78kW前驱动系统参数如表二所示：

表二 78kW前电驱动系统参数

78kW前驱动系统的外部机械、冷却及电气接口如图13所示：

图13 前电驱动系统接口

MEB前驱三合一系统电机采用基于200冲片开发的78kW感应同步电机，电机功率具有一定的拓展性；前驱系统电机参数如表三所示：

 表三 78kW前电驱动系统电机参数

MEB前驱三合一系统控制器采用Infineon 660A功率模块，可实现一定的功率拓展。平台采用AUTOSAR 4.2架构并可实现ASIL D的功能安全需求。前驱动系统控制器结构如图14所示：

图14 前驱动系统控制器结构

MEB前驱三合一系统减速器为同轴减速器，采用集成化设计，为平行轴布局的两级偏置式同轴结构，简化了同轴减速器的结构，规避了行星轮结构的使用，有助于降低减速器成本。该减速器速比为10，最大输入转速13500rpm，齿轴润滑采用飞溅润滑，可承受一定的高转速运行，同时在电机轴的径向方向开有甩油槽，便于对电机定转子进行甩油冷却。前驱动系统减速器结构如图15所示：

图15 前驱动系统减速器同轴结构

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