ID Polo在刚刚正式发布了,这里也带来#2026维也纳发动机年会# 长文技术解析的第一篇:ID Polo的动力总成。
ID Polo车型的研发重点是,在巨大的成本压力下,在紧凑级车上针对电驱效率以及空间布置都做到新标杆。
很多人看到ID Polo都会有疑问,为什么放着MEB的后驱平台不用,要搞一个MEB+的前驱平台?主要原因有以下四点:1、前驱高度集成化: 驱动系统都布置在前方,能紧凑集成,极大节省了空间。2、后部无高压设计: 车辆后部不含高压组件(High-voltage-free),从而提升了空间利用的灵活性和客户使用便利性,这对A0级小车的空间布置影响不小。3、效率提升: 缩短了动力总成内部的能量流和功率流路径,也节省了线缆布置。4、操控平衡: 紧凑布局实现了更均衡的重量分配,确保了和谐的驾驶动态,延续了大众典型易操控的特征,这对于关注城市通勤的车更为重要。
接下来,这里就分电池分类、新电机设计、逆变器优化、传动系统这四个方面去解析,ID Polo有什么技术点值得一讲。
/新电池分类/
和ID3 Neo一样,ID Polo的电池也有两种,一种是LFP,容量37度,电芯来自气国轩高科的合肥工厂。另一种是NMC,容量52度,电芯来自Power Co在Salzgitter的工厂。不过两者都是Unified Cell标准,均采用CTP技术。为了进一步节省成本,电池整包的制造也在西班牙的Martorell生产,靠近整车总装线。
37度的电池版本 最高直流快充功率为 90 kW,从 10% 充至 80% 约需 27 分钟。
52度的电池版本 最高直流快充功率可达 100 kW,从 10% 充至 80% 仅需约 26 分钟。 此外,两个版本均支持最高 11 kW 的交流充电功率
在安全保证设计上,该电池系统通过在电芯下方设立的独立排气腔,用来受控的冷却并排放故障电芯所产生的热气,并结合电芯间的缓冲垫设计来阻断热蔓延,从而确保满足严苛的“无热蔓延”安全法规要求。 该电池系统通过将Unified Cell 电芯直接粘合于壳体,取消了传统的承载式模组结构。
这里多说一句大众的Unified Cell,它的设立只是为了提供一种标准化的统一尺寸,以降低复杂程度,PowerCo 约覆盖大众集团一半的 Unified Cell 需求,另一半由外部供应商按同一规格生产供应。至于Unified Cell 里面的电芯材料化学体系是可以灵活改变的。SIB,LMFP,SSB等都可以应用。明年Power Co也将会LFP电池。
/新电机APP290/
APP290电机是MEB+平台的重要部分,在保持高比例内部生产的情况下,不仅降低了系统复杂度和零部件数量,还成功减轻了整机重量 。电力前轮驱动系统在布局空间方面具有显著优势,提升了车辆内部的空间利用率 。
上市初期将提供三种动力级别,分别为 85 kW(116 PS)、99 kW(135 PS)以及 155 kW(211 PS) 随后,针对性能导向的 ID. Polo GTI 也将加入产品组合,其动力水平将进一步提升至 166 kW(226 PS)。 在设计不同动力等级时,目标之一是实现尽可能高的零件通用化率。 通过在所有动力版本中实现高达 97% 的相同零部件占比,该传动系统在不牺牲功率密度的情况下,为降低复杂性和成本做出了显著贡献。
APP290 的研发重点在于提高驱动效率,从而实现续航里程的最大化。该驱动系统的效率特性图如图所示,WLTC循环对应工况点也在上面,最高效率区域为96%,而且在很大范围内均可以保持90%以上的高效率。这在A0级车电驱系统里面也是少见的。达成这个效率电子的定子和转子的设计密不可分。
电机定子:定子外侧由封闭式水冷夹套进行冷却,以确保热量的均匀散发。此外,转子散热回路出口还可以向定子定向喷射变速箱油 ,对绕组端部进行冷却。这种组合冷却方式能进一步降低了关键区域的热负荷。提升效率的一项关键特性是采用了厚度仅为 0.20 mm 的高质量硅钢片,这种材料通常只在中高度车型细分市场使用。 这些极薄的叠片确保了极低的涡流损耗,并为驱动系统的高效率做出了至关重要的贡献,直接提升了用户在实际使用中的续航里程
电机转子:永磁体转子采用了全新的冷却理念。变速箱油通过机械搅动的方式从变速箱油底壳泵入转子轴,冷却通道位于转子叠片铁芯内部,且紧邻永磁体布局。这种结构设计能够实现更低的磁体温度,从而显著降低了磁体中稀土元素的使用量。在转子的另一侧表面,流体通过转子平衡盘上的通道喷洒到绕组端部,以确保该处也能获得额外的冷却。通过结合水冷夹套与变速箱油回路,在无需使用主动式电动传动液泵的情况下,实现了极高的热效率。 另一项创新特性是基于精确的温度模型来确定传动液油底壳温度。这意味着新电机内部无需安装温度传感器,从而降低了复杂度和成本。
/逆变器优化/
APP290的逆变器和之前介绍的APP350一样,都用上了SiC材料。是新一代MEB构架的重要标志之一。逆变器也和电机高度集成在了壳体内,不像之前APP350和APP550一样是“外扣”在电机壳体之外。碳化硅功率模块来自于onsemi,模块采用当前先进设计的结构,也就是上下陶瓷基板的三明治结构,其对称式布局确保开关损耗偏差小于1%,属于行业领先水平。
Die的连接技术基于双面银烧结工艺,优化了导电性与热耦合效应。虽然银烧结工艺并非独有,但双面银烧结而且在A0级小车中应用,在我的认知里,这是第一个。模块的电感设计也极低,从而实现了低损耗的快速开关操作。
在模块控制方面,采用了共栅极控制方案,并辅以优化的信号引脚结构。这实现了对功率半导体的精准控制,并提升了整个系统的电磁兼容性。另一个关键应用就是和APP350一样谐波电流注入技术(HCI),专门用于施加电流纹波以塑造声学特性。这使得有针对性地影响并改善车辆的NVH表现。
/传动系统设计 /
APP290传动系统是一台具有两级减速比的平行轴单速变速箱实现。该变速箱的紧凑尺寸体现在其每一个细节,例如此前用于AKA150电机上的悬臂式主动小齿轮(Overhung-mounted drive pinion)概念应用于APP290中,进一步增强紧凑性。 此外,为了最大限度地减少搅油损失,中间轴被安置在上方位置。,最重要的一点,这次APP290完全省去了油泵。 变速箱油通过小齿轮的搅动并结合专门设计的传动液管路段进行供应。CFD模拟优化使得系统即使在低车速下也能实现高效的油液分配,并降低了拖曳转矩 。而进入转子的最大油液流量也经过精确计算,以确保在提供充足冷却能力的同时,不会导致电机内产生不可接受的高拖曳损耗。多余的油液从储液槽流经一个带有冷却液流过的鳍片结构,从而实现被动冷却 。
为了提高整体效率,除变速箱输出轴上的一个滚子轴承外,所有滚动轴承均设计为深沟球轴承。转子和驱动轴采用固定/浮动轴承布置,而差速器则采用浮动式布置。基于 APP350,该驱动系统还采用了一种新研发的高效低粘度变速箱油。其特点是极低的粘度、高承载能力以及极低的铜腐蚀倾向。与此前用于 APP550 的传动液相比,这种新型润滑解决方案在显著降低粘度的同时提高了承载能力。作为进一步的增效措施,APP550 和 APP350 中已采用的齿轮系超精加工技术也被应用于在这个入门级的APP290。上此次更首次不仅通过磨削,还通过珩磨工艺来实现所需的高表面质量。
/eVAQ加入/
在166kW输出功率的车型,如Polo GTI上,大众配备了eVAQ,电控机械式限滑差速器。它是将MQB中的VAQ技术方案移植到了MEB平台架构中了。在前驱架构的物理极限内,eVAQ的加入让加速能力得到了最大化发挥。LSD的扭矩分配显著降低了通过制动实现的EDS和XDS的频率与强度,从而优化了整体能源效率,尤其是在激进驾驶过程中。因为物理LSD并不“消耗”功率,而刹车式的XDS则会让动力“消散”成热量散发,既增大了刹车热负荷也浪费了动力。
总结:在如今能源和基础价格飞涨的年代,能看得出大众真的顶着巨大压力向大家实现当时25000欧元人民车的承诺。ID Polo在我看来虽然算不上一台精品小车,但起码比起浪费家底制造的over engineering车型要务实不少。
