现代汽车Ioniq5800V前后电驱动拆解分析

本次拆解主要围绕现代汽车Hyundai Ioniq 5的前后驱动单元展开，共同探讨这些驱动单元的关键元素、独特功能、制造特点，以及与其他车辆驱动单元的异同。现代的egmp平台不仅应用于Ioniq 5，还在起亚Kia ev6以及Ioniq 6等车型上使用了相同的前驱动单元，这些驱动单元基本可实现即插即用，体现了平台化设计在量产上的优势。

驱动单元特点

前后驱动单元均采用永磁交流电机（permanent magnet AC Motors），配备发卡式定子（hairpin Staters）和斜置永磁转子（skewed permanent magnet rotors），并且采用油冷方式。后驱动单元的功率为168千瓦，前驱动单元为74千瓦，后驱功率明显高于前驱。

现代汽车内部自主研发了这些电机，区别于一些其他汽车制造商采用博世、麦格纳或博格华纳等供应商的现成产品，体现了汽车制造商将动力系统关键部分内部化的趋势。

断开单元（decoupler）：前驱动单元配备了一个断开单元，由多个部件组成，包括一个偏心齿轮箱、一个由蜗杆驱动的解耦环、一个带有滑动齿轮的选择叉以及一个电动执行器。其工作原理是通过电动执行器驱动蜗杆，使选择叉横向移动，从而决定驱动轮是否与转子和定子耦合。

这个装置可使车辆获得大约6%到8%的效率提升或续航里程增加。以Ioniq 5的长续航77.4千瓦时电池组车辆为例，配备解耦器时续航为303英里，若移除解耦器，续航将降至约285英里。相比增加电池容量来提升续航，使用解耦器成本更低，约为100美元，而增加4.8千瓦时的电池容量以达到相同续航提升则需约600美元。  

逆变器特点

后驱动单元逆变器：后驱动单元的逆变器采用独特设计，与里维安（Rivian）类似，安装在三合一驱动单元顶部。内部有控制板和功率开关组件，使用英飞凌（Infineon）驱动的MOSFET模块（Metal oxide semiconductor Field Effect transistor），将直流电转换为三相交流电供电机使用。与众不同的是，该逆变器有四个主要引线，而通常逆变器只有三个。经研究发现，现代汽车利用这个额外的引线和功率开关组件，在车辆静止充电时，当充电基础设施为400伏而车辆电池为800伏时，可通过切换功率开关组件将400伏电压升压至800伏为电池充电，避免了添加额外的高压模块，降低了成本。

前驱动单元逆变器：前驱动单元的逆变器明显较小，安装在外壳后侧。其功率开关组件采用绝缘栅双极晶体管（IGBTs，Insulated Gate Bipolar Transistor），与后驱不同。冷却方式也不同，采用将IGBT夹在两层板式冷却器之间的方式，类似于变速箱油冷却器，通过导热膏实现热传递，冷却液从入口流入出口流出带走热量。

冷却策略

油冷系统：采用加压油冷系统，类似于特斯拉和里维安的一些驱动单元。通过油和板式热交换器实现冷却液和油之间的热传递。内部使用铝制钎焊管组件来分配油，主要喷射定子导体，因为定子通常是发热较多的部件。油通过油泵加压，遇到小孔时喷出，为定子的铜部件和导体棒散热。虽然油冷系统成本高于乙二醇基冷却液系统，但能使驱动单元达到更高功率，满足车辆性能目标。

逆变器冷却：后驱动单元逆变器的散热器通过冷却液流经曲折路径带走热量，采用摩擦搅拌焊接（friction stir welding）的方式封闭冷却通道，避免使用螺栓和密封件，减少了潜在的泄漏路径和成本。前驱动单元逆变器则采用不同的冷却策略，如上述的板式冷却器冷却IGBT组件。

其他组件

陶瓷轴承和碳刷：在转子轴末端使用了碳刷，用于消除转子上可能积累的静电放电，防止产生电弧影响轴承寿命。同时，起亚车型采用了陶瓷轴承，轴承内的滚珠为陶瓷或陶瓷涂层，与传统的不锈钢或淬火钢滚珠不同。陶瓷轴承可隔离齿轮箱与旋转的转子组件，减少电弧产生的可能性，与碳刷一起起到双重保护作用。

驻车制动系统：Ioniq 5采用了驻车棘爪（parking pawl）组件，这是一种机械装置，类似于手动工具中的棘轮机构，可防止齿轮倒转。在传统自动变速器车辆中，由于存在液力变矩器，驻车棘爪用于使车辆在停车时保持静止。但在电动汽车中，车辆不会像传统燃油车那样空转，部分汽车制造商选择使用电子驻车制动系统（EPB），通过集成在驻车制动卡钳中的电机齿轮单元（MGU）在停车时物理锁定卡钳。特斯拉等制造商仅依靠卡钳制动机制，而现代Ioniq 5同时采用了驻车棘爪和电子驻车制动系统，这种驻车棘爪系统成本约70到80美元，且有一定重量，从成本和减重角度看，现代可考虑优化该系统，更多依赖电子驻车制动系统的软件功能。

总结

现代汽车Hyundai Ioniq 5的前后驱动单元在设计和技术上有许多创新之处，如断开单元、集成升压转换器以及独特的逆变器设计和冷却策略等，这些技术使其在市场上具有一定竞争力。同时，在一些组件上如驻车制动系统存在优化空间。期待未来能看到现代汽车在电动汽车驱动系统上更多的发展和进步。