模塊化電驅(qū)平臺(tái)：大眾公司的大眾產(chǎn)品
ID.系列作為世界上第一個(gè)基于模塊化電氣化套件（MEB）的車型首次亮相，是大眾集團(tuán)專門為全電動(dòng)汽車開發(fā)的技術(shù)平臺(tái)，代表了整個(gè)龐大的汽車帝國(guó)向電氣化轉(zhuǎn)型的決心。
上市以來(lái)，MEB平臺(tái)加持的車型在全球范圍內(nèi)取得了成功，然而在新能源汽車的前沿陣地中國(guó)，似乎這款車型的銷量并不理想。是大眾廉頗老矣，還是缺少識(shí)珠慧眼？
縱觀整個(gè)平臺(tái)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，高壓控制系統(tǒng)以及高壓電池艙分布清晰，電池組位于車輛的中心，位于車軸之間，前后軸搭載了兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。最為明顯的是，電池的設(shè)計(jì)是可擴(kuò)展的，并配備了集成的液冷系統(tǒng)。不同的ID系列車型的設(shè)計(jì)可以輕松的對(duì)電池的大小、電機(jī)數(shù)量、位置進(jìn)行選取，以實(shí)現(xiàn)大約330到550公里以上的續(xù)航范圍，以及前后驅(qū)和四驅(qū)的驅(qū)動(dòng)方式。電池布置在前后軸之間的中心位置，以更加接近50：50的的重量分配確保了最佳的全車底盤重量分配，降低了重心。這一點(diǎn)也是大多數(shù)純電車型的優(yōu)勢(shì)所在，不僅僅穩(wěn)定了車身，同時(shí)也拓寬了車內(nèi)空間。
乍一看MEB平臺(tái)貌似沒(méi)有什么亮眼的操作，電動(dòng)化浪潮下，MEB平臺(tái)是否還是那一套費(fèi)迪南德·保時(shí)捷博士“面向每個(gè)普通人”初衷的誠(chéng)意之作？這篇文章針對(duì)三電的關(guān)鍵設(shè)計(jì)進(jìn)行最細(xì)致的拆解，分析每個(gè)細(xì)節(jié)中大眾的特殊設(shè)計(jì)。
電池設(shè)計(jì)：主流，安全
電池作為純電平臺(tái)的核心，MEB平臺(tái)在全球范圍內(nèi)搭載了由寧德時(shí)代，LG化學(xué)以及SKI三家供應(yīng)商提供的三元鋰電池。發(fā)布之初，MEB平臺(tái)提供了330km到550km的主流續(xù)航范圍（WLTP，45-77kWh電池包），當(dāng)然這種續(xù)航表現(xiàn)明顯不能滿足全球的消費(fèi)者激進(jìn)需求。為此，大眾的做法是一方面開發(fā)更加先進(jìn)的高能量密度一體化底盤平臺(tái)（SSP，滑板底盤架構(gòu)），另一方面是提供更好的電池管理策略，使得續(xù)航更加真實(shí)。為此，該平臺(tái)提供了特殊的液冷熱管理系統(tǒng)，使得高壓電池包的溫度始終控制在25℃~35℃之間，從而適應(yīng)不同高低溫工況。因此，MEB平臺(tái)的“保電”能力是其突出亮點(diǎn)之一，在一眾純電車型的國(guó)內(nèi)外測(cè)評(píng)中表現(xiàn)也非常不錯(cuò)。
以大眾ID.4 X為例，其分別有9模組容量57.3kWh的標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航版和12模組容量83.4kWh的長(zhǎng)續(xù)航版兩種配置，其核心均為模塊化的方形電池。ID.4搭載了寧德時(shí)代NCM811三元鋰離子電池，由80%的鎳、10%的鈷和10%的錳組成。這種電池架構(gòu)的特點(diǎn)就是兼顧高性能以及高能量。更高的鎳比可以有效提升電池的活性，大幅度提升電池的能量密度，從而滿足電芯更大的放電比以及相對(duì)密度（比容量）。但是，電池的高活性同樣帶來(lái)了高風(fēng)險(xiǎn)，其穩(wěn)定性與安全性相對(duì)較差，熱失控導(dǎo)致的自燃傾向更大，對(duì)電池組以及整車的熱管理要求自然水漲船高。所以，MEB平臺(tái)在電池的熱管理以及電池控制方面投入的研發(fā)巨大。平臺(tái)中正極和負(fù)極的高壓電池模組分別由兩個(gè)獨(dú)立的控制器組成，通過(guò)Bus-Bar進(jìn)行連接。兩個(gè)控制模塊都預(yù)留了保險(xiǎn)絲，用于極端狀態(tài)下快速斷電。此外，在連接所有車用電子元件中均設(shè)置了高壓保護(hù)裝置，第一時(shí)間切斷高壓源，形成獨(dú)特的“MEB防電墻”。電池模組間采用了包有絕緣材質(zhì)的高壓銅排連接，甚至螺栓也包有絕緣材料，可以大幅降低高壓安全隱患。模組、電芯之間都配備了相對(duì)應(yīng)的隔熱、阻燃設(shè)計(jì)，降低了熱失控的傳播風(fēng)險(xiǎn)。
MEB平臺(tái)特殊設(shè)計(jì)的這整套完備的液冷熱管理系統(tǒng)，為電池提供良好的運(yùn)行環(huán)境，降低極限大功率運(yùn)行狀態(tài)的局部高溫。另外，從硬件保護(hù)層面，特殊的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大大減少了對(duì)電池包的沖擊穿刺概率。首先，這套架構(gòu)設(shè)計(jì)了H型前副車架，從一定程度上減弱偏置碰撞對(duì)電池包的沖擊；在整個(gè)電池底部，大塊高強(qiáng)度鋁沖壓件護(hù)板，可以降低路面意外對(duì)電池的沖擊。前搖臂點(diǎn)結(jié)構(gòu)處也設(shè)置了護(hù)板，而在電池周圍設(shè)計(jì)了一圈高強(qiáng)度鋼板將電池圍住，底盤設(shè)置了超高強(qiáng)度（>1100MPa）的熱成型鋼的橫梁加固，可以說(shuō)在物理架構(gòu)層面將電池從四面八方僅僅包裹。對(duì)于電池包中的模組設(shè)計(jì)，大眾同樣進(jìn)行了“第二層防護(hù)”設(shè)計(jì)，全鋁外殼的電池模組整體達(dá)到了IP6K9K的安全級(jí)別，下殼體特別使用鋁合金框架、鋁合金型材橫梁以及縱梁焊接加固，在減少重量的同時(shí)提升強(qiáng)度。
MEB 電池模組
奧迪 Q4 e-tron 使用MEB平臺(tái)熱管理系統(tǒng)可以使電池在啟動(dòng)后迅速達(dá)到 30℃左右的理想溫度范圍
同樣，過(guò)高負(fù)載導(dǎo)致的電池高溫通過(guò)冷卻器進(jìn)行冷卻
值得注意的是，大廠的純電平臺(tái)，不僅僅需要考慮的是車輛的動(dòng)力性能，續(xù)航表現(xiàn)，成本控制更是形成“規(guī)模效應(yīng)”的關(guān)鍵因素。純電平臺(tái)中成本最高的電池部分，成為MEB平臺(tái)首先優(yōu)化設(shè)計(jì)的對(duì)象。通過(guò)對(duì)平臺(tái)電池組模塊的不同子模塊的組合與拓展，可以形成不同的續(xù)航選項(xiàng)，從而滿足緊湊車型到大型SUV、MPV的全面車型覆蓋。這種基于核心電池組的擴(kuò)展相比燃油車平臺(tái)有著先天優(yōu)勢(shì)，而MEB平臺(tái)則是利用模塊化設(shè)計(jì)將這種優(yōu)勢(shì)放到最大，從而形成極具競(jìng)爭(zhēng)力的成本控制。
相比MQB平臺(tái)，MEB平臺(tái)的電池成本大幅下降
用戶與開發(fā)者可以對(duì)電池包進(jìn)行多種選擇
通過(guò)直接調(diào)整平臺(tái)軸距從而適配不同車型需求
MEB平臺(tái)車型將標(biāo)配2種充電方式，滿足不同場(chǎng)景的補(bǔ)能需求。在家用的交流電源中，可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的家用插座進(jìn)行2.3千瓦的充電，或通過(guò)11千瓦的充電墻進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)在家的夜晚補(bǔ)能。因?yàn)殡姵刂荒苡弥绷麟姵潆姡栽撈脚_(tái)在車內(nèi)集成了一個(gè)11千瓦的直流交流轉(zhuǎn)換器，將家用交流電轉(zhuǎn)化為高壓電池直流電。此外，以高功率直流電直接充電則可以實(shí)現(xiàn)125千瓦的充電功率，80%電量可以在30分鐘內(nèi)充滿，實(shí)現(xiàn)高速快充。此外，官方聲稱未來(lái)的無(wú)線充電則是MEB的進(jìn)化方向，類似于手機(jī)的家用或者商用充電板可以實(shí)現(xiàn)車輛的無(wú)接觸充電，從而實(shí)現(xiàn)更加便捷靈活的補(bǔ)能過(guò)程。
不同的充電插口
自研驅(qū)動(dòng)電機(jī)：高集成度的誠(chéng)意之作
電機(jī)往往被目前的車評(píng)所忽視，然而卻是各大廠商核心技術(shù)的展現(xiàn)，MEB平臺(tái)的自研電機(jī)展示了大眾工程開發(fā)的強(qiáng)大能力。
通常，電車中常見(jiàn)的電機(jī)無(wú)外乎同步電機(jī)（synchronous machine）以及異步電機(jī)（Induction machine）兩種。電機(jī)一般均由定子和轉(zhuǎn)子組成，而同步與異步電機(jī)的定子相同，主要差別為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)方式有所差異。同步電機(jī)由于轉(zhuǎn)子具有磁性，隨著定子交流電產(chǎn)生的相變進(jìn)行同步旋轉(zhuǎn)，而異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子則依賴定子旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的磁場(chǎng)再次與定子相互作用從而旋轉(zhuǎn)?？梢灾庇^的理解為，同步電機(jī)的定子可以隨著電流變化同時(shí)旋轉(zhuǎn)，宛如電流直接驅(qū)動(dòng)定子旋轉(zhuǎn)。而異步電機(jī)則需要電流作用后跟隨著旋轉(zhuǎn)，這也就導(dǎo)致實(shí)際的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子相變轉(zhuǎn)速有所遲滯，而稱為異步。顯而易見(jiàn)，同步電機(jī)的響應(yīng)快，能量足，但需要定子一定的技術(shù)加工；異步電機(jī)較為簡(jiǎn)單，成本也較低。
永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)（感應(yīng)電機(jī)）的截面對(duì)比
MEB平臺(tái)則選擇兩者同時(shí)使用，后橋驅(qū)動(dòng)作為主驅(qū)動(dòng)電機(jī)選擇了功率較強(qiáng)的永磁同步電機(jī)，而前驅(qū)則作為輔助選擇了異步電機(jī)組成四驅(qū)系統(tǒng)。PM同步電機(jī)可提供 150kW的功率、310Nm的扭矩和16,000rpm的最高轉(zhuǎn)速。其特點(diǎn)是功率密度高、效率高、在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)輸出恒定功率。帶有功率逆變器和同軸配置的單速變速器的感應(yīng)電機(jī)（異步電機(jī)）用于增壓和全輪驅(qū)動(dòng)功能。感應(yīng)電機(jī)的功率為75kW，扭矩為160Nm，最高轉(zhuǎn)速為13,500rpm。前軸驅(qū)動(dòng)的主要功能是為了處理過(guò)載任務(wù)，配合后輪實(shí)現(xiàn)全驅(qū)動(dòng)力輸出。電機(jī)代號(hào)中的數(shù)字直接代表了電機(jī)的扭矩。
其中，主電機(jī)-后驅(qū)的APP310電機(jī)十分亮眼，可以說(shuō)是這套系統(tǒng)的核心技術(shù)。
電機(jī)基本參數(shù)對(duì)比
電機(jī)全負(fù)載功率扭矩對(duì)比
電機(jī)效率對(duì)比，大面積的運(yùn)行范圍超過(guò)了90%的電機(jī)效率，峰值效率達(dá)到了97%
后驅(qū)APP310電機(jī)
后橋電驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)為永磁三相同步電機(jī)，具有四個(gè)永磁極對(duì)，由功率逆變器、軸承罩、電機(jī)外殼、中心外殼和變速箱外殼、定子、轉(zhuǎn)子、帶溫度傳感器的旋轉(zhuǎn)變壓器和兩級(jí)單速變速箱等部件組成。該電機(jī)使用了主流的“三合一”集成方式，電動(dòng)機(jī)（殼體部分）、主減速器以及逆變器全部集成在了一起。對(duì)比MQB平臺(tái)“油改電”的APP290電機(jī)（最大功率100kW、峰值扭矩290Nm），APP310的動(dòng)力參數(shù)分別提升了50kW、20Nm，最大轉(zhuǎn)速提升了4000rpm，重量降低了11kg，可以說(shuō)全面進(jìn)化。
這臺(tái)APP310主驅(qū)三合一電機(jī)十分輕便小巧，甚至可“隨身攜帶”
緊湊的設(shè)計(jì)，先進(jìn)的工藝以及多項(xiàng)先進(jìn)的電機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)體現(xiàn)了大眾的工程能力
緊湊集成是這套動(dòng)力系統(tǒng)的一大特點(diǎn)。定子包含用于三相連接的帶有母線的繞組。轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)為全極內(nèi)轉(zhuǎn)子，并配備由釹合金制成的永磁體。定子和轉(zhuǎn)子安裝在鑄造外殼內(nèi)，并集成了特殊的液冷設(shè)計(jì)。輸出側(cè)和相對(duì)側(cè)的轉(zhuǎn)子軸承位于軸承罩內(nèi)，它們?cè)谡麄€(gè)機(jī)器外殼長(zhǎng)度上軸向擰在一起。來(lái)自旋轉(zhuǎn)變壓器和溫度傳感器的信號(hào)通過(guò)插頭傳輸?shù)诫娏﹄娮釉O(shè)備。單速變速器降低用于驅(qū)動(dòng)車輪的電機(jī)的轉(zhuǎn)速。整個(gè)電動(dòng)系統(tǒng)非常緊湊的集成在一起。
發(fā)卡（Hairpin）繞組技術(shù)支持下的扁線工藝是該主驅(qū)動(dòng)力電機(jī)的亮點(diǎn)之一。同步電機(jī)如何做到足夠的小巧又不失功率，又可靠，又耐用，又高效？這需要從電機(jī)本身的結(jié)構(gòu)入手。定子可以說(shuō)是提供動(dòng)力的來(lái)源，其通過(guò)交流電的磁感性與轉(zhuǎn)子相互作用，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)。所以定子的功率密度增加可以大幅度提升電機(jī)的品質(zhì)。發(fā)卡繞組技術(shù)則是一種可以大幅度提升繞組效率的新型定子繞組的制作工藝。首先，與普通的圓線繞組相比，這種發(fā)卡繞組技術(shù)在相同條件下大幅度增加了布線面積。其次，電線越粗，電阻越小，電線上的熱量損失的能量就越少。由于發(fā)夾電機(jī)的繞組端部尺寸比圓線電機(jī)短，因此減少了銅損，進(jìn)一步提高了效率。
這種效率的提升不僅僅反映在電機(jī)全局平均效率的提升上（1%~2%），更有意義的是，它拓寬了整個(gè)高效區(qū)間，使得無(wú)論在低速還是高速工況都可以實(shí)現(xiàn)高效驅(qū)動(dòng)（在低速大扭矩工況下，效率差甚至可以達(dá)到10%）。這對(duì)電動(dòng)平臺(tái)意義重大，可以有效提升續(xù)航里程。發(fā)夾電機(jī)可以裝在更多的定子繞組中。這意味著電機(jī)可以在相同的能量損失下輸出更高的功率和扭矩。另一角度來(lái)看，這也是為什么APP310可以做到如此小巧的原因。此外，發(fā)夾電機(jī)中使用的扁平線具有更規(guī)則的形狀，并降低了定子槽中的熱阻。它提供了更高的傳熱效率，從而進(jìn)一步提高了峰值功率和持續(xù)性能。緊湊質(zhì)密的繞組方式提供了更高的剛度，所以電機(jī)本身提供了更好的剛度。在電磁設(shè)計(jì)中，可以采用更小的槽，從而降低機(jī)械和電磁噪聲。
扁線電機(jī)的滿槽率提升高達(dá)30%
具體來(lái)看，MEB平臺(tái)的定子主要由疊片組和三相異形線繞組組成。疊片組由外徑為 220 毫米的單獨(dú)涂層金屬片疊片組成。 用于生產(chǎn)疊片的金屬板具有高導(dǎo)磁率，厚度為0.27毫米，兩面均涂有電絕緣層。 整個(gè)疊片堆棧由四個(gè)子堆棧組成。在組裝過(guò)程中每個(gè)子堆棧偏移90度，從而減少了金屬板的軋制方向?qū)πD(zhuǎn)磁場(chǎng)均勻性的影響。
這種定子結(jié)構(gòu)的端部繞組包含一個(gè)用于溫度傳感器的接觸裝置。定子還浸有樹脂，以提供額外的絕緣、改進(jìn)的熱連接和繞組的加固。成品定子經(jīng)過(guò)自動(dòng)化測(cè)試程序，并通過(guò)熱裝工藝自動(dòng)連接到電機(jī)外殼。發(fā)夾繞組的制造工藝非常復(fù)雜。在將導(dǎo)線自動(dòng)插入定子鐵芯槽之前，需要將導(dǎo)線成型為發(fā)夾形，端部必須扭絞和焊接。因此，發(fā)夾電機(jī)不能手工制造。為這些電機(jī)建造一條高效的生產(chǎn)線需要巨額投資，也是自研電機(jī)的關(guān)鍵。
發(fā)卡繞組的扁線電機(jī)毫無(wú)疑問(wèn)將是先進(jìn)電車平臺(tái)的“標(biāo)配”
定子繞組組裝示意
工藝制造技術(shù)與成本控制是平臺(tái)關(guān)鍵點(diǎn)
轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子軸、嵌入V形永磁體的疊片組、平衡盤和用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的旋轉(zhuǎn)變壓器組成。帶有嵌入式磁鐵的轉(zhuǎn)子疊片堆是在自動(dòng)化過(guò)程中預(yù)制的，并使用熱縮配合工藝連接到轉(zhuǎn)子軸上。磁鐵的排列方式因段而異，它們的角位置相差幾度。永磁體根據(jù)各個(gè)段的分層定位并具有相同的長(zhǎng)度。它們使用擴(kuò)展的磁性涂層固定。當(dāng)整個(gè)轉(zhuǎn)子組件由四個(gè)部分組裝而成時(shí)，磁體沿縱軸呈螺旋狀排列，這種設(shè)計(jì)促使電機(jī)的聲學(xué)進(jìn)一步優(yōu)化。
轉(zhuǎn)子軸設(shè)計(jì)為空心軸，由兩部分焊接而成，并通過(guò)縱向內(nèi)花鍵連接到變速器的輸入軸。軸布置在三重軸承中（在軸承罩、中心外殼和變速箱外殼中），并配有摩擦學(xué)優(yōu)化的溝槽球軸承，這種設(shè)計(jì)最大限度地減少了機(jī)械損失，提高了電機(jī)效率。
單速變速器用于降低驅(qū)動(dòng)車輪的電機(jī)轉(zhuǎn)速（最高16,000rpm）。總傳動(dòng)比是通過(guò)一個(gè)中間軸的兩級(jí)正齒輪組實(shí)現(xiàn)的，并且可以根據(jù)車輛的具體情況進(jìn)行調(diào)整。齒輪和外殼的聲學(xué)特性經(jīng)過(guò)優(yōu)化。電機(jī)和變速器共用同一個(gè)軸承，有助于減少摩擦。傳動(dòng)軸軸承從預(yù)緊圓錐滾子軸承更改為低損耗固定/浮動(dòng)軸承。特別注意的是，MEB平臺(tái)中有意避免了該減速器的駐車鎖止，而是利用電子駐車制動(dòng)器對(duì)驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行鎖定。
前驅(qū)AKA150電機(jī)
前橋的電力驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)為三相感應(yīng)電機(jī)，具有兩個(gè)極對(duì)和轉(zhuǎn)子的鋁制鼠籠，主要由以下主要組件組成：功率逆變器、外殼、定子、轉(zhuǎn)子、帶溫度傳感器的旋轉(zhuǎn)變壓器和同軸設(shè)計(jì)的兩級(jí)單速變速器。定子、轉(zhuǎn)子以及驅(qū)動(dòng)器的冷卻系統(tǒng)集成在鑄造外殼中。轉(zhuǎn)子軸承位于變速箱側(cè)的系統(tǒng)外殼中。用于三相連接的開口和端子板、用于確定轉(zhuǎn)子速度的旋轉(zhuǎn)變壓器、用于確定繞組溫度的溫度傳感器系統(tǒng)和信號(hào)連接器安裝在軸承護(hù)罩上。旋轉(zhuǎn)變壓器和溫度傳感器的信號(hào)通過(guò)連接器傳輸?shù)诫娏﹄娮釉O(shè)備。包括差速器在內(nèi)的齒輪組由變速箱集成并用螺栓固定在系統(tǒng)外殼上。
定子與同步電機(jī)中的設(shè)計(jì)稍有不同，可以看出并沒(méi)有使用工藝更加復(fù)雜的扁線發(fā)卡式繞組，主要由疊片鐵芯和三相圓線繞組組成。其疊片鐵芯由外徑為 200 毫米的單獨(dú)焊接和堆疊疊片構(gòu)成。為了獲得額外的絕緣和更好的熱連接和繞組的強(qiáng)度，定子浸漬有樹脂。用于生產(chǎn)疊片的金屬片具有高磁導(dǎo)率，厚度為0.27毫米，并在兩面涂有電絕緣層。
轉(zhuǎn)子由帶集成齒的軸、平衡盤、旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子和壓入式轉(zhuǎn)子疊片鐵芯組成。疊片鐵芯由厚度為0.27毫米的單個(gè)疊片組成，這些疊片彼此之間均勻偏移，因此對(duì)于鼠籠式鐵芯，在轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度上存在一個(gè)連續(xù)的角度，這確保了以更均勻的方式產(chǎn)生扭矩并實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的聲學(xué)特性。帶有齒輪裝置的轉(zhuǎn)子軸安裝在懸臂位置并設(shè)計(jì)為空心軸，變速器輸出軸通過(guò)該空心軸同軸引導(dǎo)。摩擦優(yōu)化、油潤(rùn)滑的深溝球軸承用于轉(zhuǎn)子軸以及所有軸承。轉(zhuǎn)子鐵芯切割部分中槽的數(shù)量和設(shè)計(jì)針對(duì)性能、效率和聲學(xué)進(jìn)行了特殊的優(yōu)化。就車輛的總續(xù)航里程而言，盡量減少前軸驅(qū)動(dòng)的機(jī)械損失非常重要，包括在純后輪驅(qū)動(dòng)（兩輪驅(qū)動(dòng)）時(shí)，因?yàn)檫@會(huì)特別影響整個(gè)道路過(guò)程中的負(fù)載阻力。
電控與熱管理：老牌車企的新能源設(shè)計(jì)法則
MEB平臺(tái)在自研電機(jī)與電控系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了非常細(xì)節(jié)的熱管理策略，每個(gè)環(huán)節(jié)均為了實(shí)現(xiàn)最大的整車能量管理效率，維持平臺(tái)穩(wěn)定運(yùn)行。這也是MEB整個(gè)平臺(tái)穩(wěn)定、高效運(yùn)行的關(guān)鍵。特別的，作為老牌車企，其機(jī)械設(shè)計(jì)能力凸顯了工業(yè)設(shè)計(jì)的極致品質(zhì)。
電機(jī)的三相電流由直接安裝在電機(jī)上的液冷式功率逆變器（PI, POWER INVERVTER）產(chǎn)生。在功率逆變器內(nèi)部，三個(gè)IGBT功率模塊被連接起來(lái)，形成一個(gè)經(jīng)典的B6功率逆變器。在模塊載體內(nèi)，功率模塊被冷卻單元包裹，以便驅(qū)動(dòng)板可以直接插入功率模塊的接觸引腳上。在功率逆變器外殼中的冷卻劑被輸送到電機(jī)之前會(huì)流過(guò)直流母線電容器，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行冷卻?？刂破靼灏惭b在模塊載體和驅(qū)動(dòng)板之上，從而節(jié)省空間。PI內(nèi)部的其他重要部件是直流輸入的過(guò)濾器單元（filter unit for the DC input）、直流鏈路電容器（the DC link capacitor）、機(jī)器交流接觸的母線（Busbars）和液體冷卻單元（liquid-cooled cooling unit）。
Power inverter 功率逆變器爆炸圖
功率逆變器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)遵循模塊化原則，深度為大批量工業(yè)化生產(chǎn)而配置。導(dǎo)入和處理用于調(diào)節(jié)電機(jī)電流值的傳感器數(shù)據(jù)為了得到最佳的功率利用率，時(shí)刻處于高度動(dòng)態(tài)的過(guò)程。 一些車輛功能，例如減振和滑移控制功能，直接集成到電力電子設(shè)備中，可以在不延遲總線通信的情況下實(shí)施干預(yù)。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是在開發(fā)過(guò)程中更直接地對(duì)特定車輛駕駛行為進(jìn)行適配。在 MEB平臺(tái)中，用于12V電氣系統(tǒng)供電的DC/DC轉(zhuǎn)換器并未集成到PI中，而是設(shè)計(jì)為單獨(dú)的液冷組件。PI可以可變地安裝到車輛中，并有兩種功率等級(jí)可供選擇（1.8千瓦和3.0千瓦）。
MEB平臺(tái)設(shè)計(jì)了包含油冷和水冷的電動(dòng)熱管理系統(tǒng)。冷卻劑首先經(jīng)過(guò)功率逆變器，以便首先使得半導(dǎo)體和冷卻劑之間的溫差盡可能大，冷卻效率最高。冷卻液流經(jīng)逆變器后，通過(guò)密封連接元件進(jìn)入電機(jī)外殼的水套。
冷卻液流過(guò)功率逆變器和感應(yīng)電機(jī)的水套
電機(jī)的效率損失主要來(lái)自于熱損，無(wú)論是發(fā)熱還是摩擦，所以熱管理成為提升電機(jī)效率的關(guān)鍵，同時(shí)也是提升可靠性，拓寬電機(jī)運(yùn)行范圍的關(guān)鍵。定子中的損耗通過(guò)疊片鐵芯消散到電機(jī)外殼的水套上。繞組中的熱損失必須首先克服絕緣系統(tǒng)的熱阻。熱量通過(guò)定子的氣隙從轉(zhuǎn)子傳遞到水套。冷卻劑在位于定子支架和外殼之間的冷卻通道中以螺旋形式輸送，并針對(duì)壓力損失進(jìn)行了優(yōu)化，保證一定的換熱系數(shù)。然后通過(guò)水套末端的冷卻液分配器將其輸送到車輛的外部冷卻液回路中。由于熱量通過(guò)多個(gè)熱阻從定子繞組和轉(zhuǎn)子傳遞到水套。為了能夠在感應(yīng)電機(jī)上施加更高的負(fù)載，具有電磁效應(yīng)的電機(jī)組件通過(guò)與用于潤(rùn)滑軸承和齒輪齒系統(tǒng)部件的油直接接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)額外的冷卻。
在電機(jī)和變速器組成的組中，存在一個(gè)共享的油路管理策略。機(jī)油通過(guò)集成在中間軸齒輪中的油泵吸入，然后通過(guò)集成在鑄造外殼中位于電機(jī)和功率逆變器之間的油/冷卻劑熱交換器泵送。冷卻后的油通過(guò)鑄造外殼中的專用通道被引導(dǎo)至轉(zhuǎn)子的短路環(huán)，被旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的離心力拋向定子繞組的懸垂部分，這樣油就可以吸收線圈中產(chǎn)生的熱量。此時(shí)被加熱的油重新被收集在外殼的最低點(diǎn)，然后被油泵再次吸入。冷卻液和油冷卻相結(jié)合，可以顯著擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)行極限。特別感應(yīng)電機(jī)（同步電機(jī)）的恒定功率輸出得益于轉(zhuǎn)子和定子的直接油冷。
為了驅(qū)動(dòng)車輪，電機(jī)的扭矩和速度（最高 13,500 rpm）通過(guò)單速變速器進(jìn)行轉(zhuǎn)換?？倐鲃?dòng)比通過(guò)中間軸的兩級(jí)正齒輪系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。由于變速箱的輸出軸通過(guò)空心轉(zhuǎn)子軸引導(dǎo)，因此最終輸出是同軸的。油路所需的齒輪泵也集成在該變速箱中，該齒輪泵通過(guò)變速箱的中間軸驅(qū)動(dòng)，安裝在機(jī)器側(cè)的中間軸軸承中。除了純潤(rùn)滑功能外，同樣還兼顧電機(jī)的冷卻功能。為了實(shí)現(xiàn)摩擦優(yōu)化，MEB平臺(tái)針對(duì)性地使用了機(jī)油導(dǎo)流板，及運(yùn)行平穩(wěn)的深溝球軸承以最大程度地減少阻力損失。整體傳動(dòng)比為9.95:1，如ID.4能夠達(dá)到180 公里/小時(shí)的最高速度。
雙模電機(jī)的應(yīng)用使得MEB平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)策略更加多變，可以在動(dòng)力以及續(xù)航之間找到最佳平衡點(diǎn)。后橋和前橋的電驅(qū)動(dòng)器根據(jù)其在全輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的運(yùn)行策略而設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)最高效率。對(duì)于各種駕駛循環(huán)，在驅(qū)動(dòng)特性圖中檢測(cè)最大能量轉(zhuǎn)換范圍，然后優(yōu)化這些范圍內(nèi)的效率，為全輪驅(qū)動(dòng)車輛實(shí)現(xiàn)最大可能范圍。盡管低內(nèi)摩擦損失對(duì)兩種驅(qū)動(dòng)器都很重要，但后橋上的主驅(qū)動(dòng)器的重點(diǎn)是在低負(fù)載范圍和中等速度下盡可能高的效率，以最大限度地減少相關(guān)駕駛循環(huán)中的總能量消耗。僅當(dāng)后橋驅(qū)動(dòng)器達(dá)到極限時(shí)，輔助前橋驅(qū)動(dòng)器才會(huì)開啟并進(jìn)入運(yùn)動(dòng)型駕駛模式。這種操作策略可確保以最高效的模式使用全輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
從外到內(nèi)的協(xié)同控制助力平臺(tái)的更好表現(xiàn)。從整車的角度來(lái)看，大眾提出了一種名為“Eco-assistant電子輔助”的控制方式，與自研電機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行深度耦合。電動(dòng)車剎車動(dòng)能回收可以有效的節(jié)省能量提高續(xù)航里程，一方面這種反復(fù)充電與電池相關(guān)，另一方面電機(jī)的控制邏輯與剎車的耦合控制關(guān)系到電機(jī)效率以及人員的舒適度。所以高度優(yōu)化的能量回收以及電機(jī)速度控制策略需要耦合路面信息以及人為操作進(jìn)行預(yù)測(cè)，給出最佳動(dòng)作方式。為此，Eco-assistant電子輔助控制方式綜合評(píng)估速度限制、彎道、交叉路口、環(huán)形交叉路口等各種道路拓?fù)漭斎霐?shù)據(jù)，計(jì)算車輛行駛的估計(jì)值，如綜合考慮車輛質(zhì)量和車輛阻力后計(jì)算的滑行曲線，可以給出電機(jī)最佳的減速指令。如圖中減速的過(guò)程里，由踏板減速開始先進(jìn)行巡航滑行（COASTING）避免突兀的頓挫感，連接能量回收（RECUPERATION）快速降低車速，最終實(shí)現(xiàn)新的定速驅(qū)動(dòng)。
這種聯(lián)動(dòng)方式可視為目前對(duì)于整車效率最有效的提升方式之一。信號(hào)不僅僅來(lái)自于踏板的單一判斷，同時(shí)機(jī)器信號(hào)通過(guò)AR-HUD反饋給駕駛者后同樣車輛也在同步計(jì)算。當(dāng)車輛計(jì)算中心發(fā)現(xiàn)了減速信息或者轉(zhuǎn)彎標(biāo)識(shí)，反饋給駕駛者收集反饋指令前，不同的駕駛耦合電機(jī)動(dòng)作模型就會(huì)提前計(jì)算出多種指令路徑，如上減速的過(guò)程。這種指令會(huì)在后臺(tái)不斷優(yōu)化，最終給出最佳的反饋動(dòng)作。值得一提的是，平臺(tái)中的數(shù)據(jù)可以使得大眾工程師更多新的信息去優(yōu)化軟件甚至是自研的硬件，例如電機(jī)的熱管理以及線槽設(shè)計(jì)，從而從根本上提升整車的熱能量管理效率。這也是平臺(tái)自研的最大優(yōu)勢(shì)之一。
剛剛開始：MEB平臺(tái)很“大眾”
實(shí)際上，早在去年大眾就公布了其下一代綜合純電平臺(tái)SSP，并在5年內(nèi)推出，為整個(gè)集團(tuán)的電動(dòng)化轉(zhuǎn)型打響進(jìn)一步的關(guān)鍵戰(zhàn)役。屆時(shí)，大眾集團(tuán)旗下所有的汽車品牌和車型均將適用于該統(tǒng)一平臺(tái)。回顧MEB平臺(tái)的各個(gè)細(xì)節(jié)， MEB平臺(tái)的推出成為了大眾虎軀轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵之作，同樣也是終極平臺(tái)的一個(gè)“前菜”。比較整個(gè)平臺(tái)的技術(shù)應(yīng)用，可以發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有過(guò)多的“突出尖端科技”，而更像是一臺(tái)產(chǎn)銷兩端“走量”的很大眾的產(chǎn)品。但是我們也不能低估了這個(gè)平臺(tái)的創(chuàng)新性，例如各個(gè)細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)，無(wú)論從關(guān)鍵三電的自研，用料品質(zhì)，工廠制造，MEB平臺(tái)都配得上老牌車企“扎實(shí)”的口碑。在新能源賽道上，車還是車，并不能失去最關(guān)鍵的品質(zhì)需求。應(yīng)該指出，純電車型中每個(gè)產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，自研率以及整車架構(gòu)上的軟硬一體在新能源浪潮下被過(guò)分低估了，而這恰恰是我國(guó)自主品牌缺少的，真正的“懂車”能力。從這個(gè)角度來(lái)看，MEB平臺(tái)就是老牌大廠進(jìn)行純電轉(zhuǎn)型的標(biāo)桿，而巨頭大眾在新戰(zhàn)場(chǎng)上的發(fā)力才剛剛開始，值得重視。
參考資料：
a) International Vienna Motor Symposium 2021，2019
b) Electrichasgoneaudi.net
c) Media &MG life