日本日產(chǎn)公司曾于1947年首次推出電動(dòng)汽車(EV)，并從上世紀(jì)60年代開(kāi)始積極研發(fā)，積累了十分豐富的電動(dòng)車研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。聆風(fēng)(LEAF)作為日產(chǎn)公司推行EV專項(xiàng)產(chǎn)品計(jì)劃，從2010年12月開(kāi)始，依次將其投向美國(guó)、歐洲及日本市場(chǎng)，計(jì)劃從2012年度開(kāi)始在全球主要地區(qū)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

聆風(fēng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的順暢感覺(jué)以及全功率加速性能，使加速、巡航等多種工況下均具有令人吃驚的動(dòng)力性、穩(wěn)定性和超低的噪聲。其中，小型、輕量化的驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速器，同時(shí)具有大功率、高效率的實(shí)用特性。

特有的加速性能

LEAF以日產(chǎn)獨(dú)自的電機(jī)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了任意加速的性能需求(圖1)。其中最為突出的特性為：

圖1透視聆風(fēng)電機(jī)

(1)快速的啟動(dòng)與加速。精確控制只有電機(jī)才有的特有驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，通過(guò)抵消驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)于3L排量汽油車的啟動(dòng)與加速性能。

(2)任意調(diào)整車速。利用只有電機(jī)才具有的響應(yīng)性和控制性，根據(jù)加速器角度和車速精確控制轉(zhuǎn)矩，使加速器角度-轉(zhuǎn)矩特性成為線性的同時(shí)，賦予加速器根據(jù)車速變化的轉(zhuǎn)矩變化，由此實(shí)現(xiàn)在駕駛中安全、及時(shí)地隨意調(diào)整車速。

(3)持續(xù)加速的感覺(jué)。駕駛時(shí)如果超過(guò)設(shè)定值時(shí)，繼續(xù)踩下加速踏板時(shí)，可以進(jìn)入了持續(xù)加速度控制狀態(tài)，可以享受到猶如飛機(jī)起飛時(shí)的推背加速感覺(jué)。

圖2透視聆風(fēng)電機(jī)

電機(jī)的基本輸出特性如圖2所示。縱軸表示加速度，橫軸表示時(shí)間。ICE為發(fā)動(dòng)機(jī)排量為3L的加速性能曲線;藍(lán)色曲線為無(wú)特殊技術(shù)控制的EV加速性能曲線。與二者相比，LEAF在起步、加速性能的表現(xiàn)方面，不僅起步快、動(dòng)力足，而且提速過(guò)程及加速行駛都體現(xiàn)得非常平穩(wěn)。

圖3透視聆風(fēng)電機(jī)

圖2表所表現(xiàn)的是起步性能優(yōu)越及其特性范圍，明確顯示了與驅(qū)動(dòng)電機(jī)特有的轉(zhuǎn)矩特性相匹配的特點(diǎn)，重點(diǎn)說(shuō)明的是起步加速度性好，體現(xiàn)了與低速擋、減速比的協(xié)同效應(yīng)。

圖3所表示的是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性，可以概括地稱之為速度越低、轉(zhuǎn)矩越大;反之，轉(zhuǎn)速越高、轉(zhuǎn)矩越小。而在極端高速工況時(shí)，轉(zhuǎn)矩趨向于零。由此得出結(jié)論：對(duì)于電動(dòng)汽車，高效率的大傳動(dòng)比減速器必不可少、舉足輕重。

驅(qū)動(dòng)總成及其裝配位置

LEAF電機(jī)驅(qū)動(dòng)總成的基本結(jié)構(gòu)如圖4b所示。這款嵌入釹系永久磁鐵的3相交流同步電機(jī)的型號(hào)為EM61。電機(jī)的工作電壓為345V;最大輸出功率為80kW(109ps)/2730～9800r/min;最大轉(zhuǎn)矩280Nm(28.6kgfm)/0～2730r/min。

電機(jī)軸輸出的動(dòng)力直接輸入減速器的主動(dòng)齒輪，通過(guò)減速器齒輪的減速后，將動(dòng)力傳輸?shù)杰囕啞?

總減速比為7.9377，相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)8圈、車輪旋轉(zhuǎn)一圈。而同樣級(jí)別的、搭載CVT變速器的頤達(dá)(TIDA)汽車，總減速比則為5.473。相比之下，由于LEAF驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速可達(dá)9800r/min，并且隨著轉(zhuǎn)速的不斷上升，輸出轉(zhuǎn)矩亦將不斷下降。可見(jiàn)，只有7.9377的大減速比，才能滿足動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的匹配要求。

與同類型傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的動(dòng)力總成相比，雖然省去變速器等傳動(dòng)部件，但是逆變器和電池等部件的增加，卻使車輛的整備質(zhì)量大約增加了200kg。

驅(qū)動(dòng)總成就安裝在相當(dāng)于傳統(tǒng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)(圖4a)。在初步設(shè)計(jì)階段，曾有過(guò)后置、后驅(qū)動(dòng)(RR)方式的提案。但是，從對(duì)應(yīng)世界各地的碰撞安全試驗(yàn)基準(zhǔn)的要求，加之整車布置和輔助設(shè)施配置、冷卻性等方面綜合考慮，最終確定的仍是現(xiàn)階段的驅(qū)動(dòng)總成前置方案。

圖4透視聆風(fēng)電機(jī)

從車輛后方看過(guò)去，驅(qū)動(dòng)總成的右側(cè)放置驅(qū)動(dòng)電機(jī)，左側(cè)配置的是大傳動(dòng)比減速器(圖5)。動(dòng)力傳遞路線為：電機(jī)輸出軸→減速器→終級(jí)齒輪→差速器→車輪驅(qū)動(dòng)軸。雖然與發(fā)動(dòng)機(jī)前置、前驅(qū)動(dòng)(FF)汽車的布置大體相同，但與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的動(dòng)力總成相比，所占據(jù)的空間更小、結(jié)構(gòu)變得更加緊湊。

圖5透視聆風(fēng)電機(jī)

解剖驅(qū)動(dòng)總成

LEAF驅(qū)動(dòng)總成由驅(qū)動(dòng)電機(jī)和減速器兩部分組成(圖6)。

圖6透視聆風(fēng)電機(jī)

驅(qū)動(dòng)電機(jī)由9極磁鐵的轉(zhuǎn)子和12極磁鐵的定子構(gòu)成(圖7)。以小型化和降低價(jià)格昂貴的釹系永久磁鐵為目的，采用了重視工作效率的最佳設(shè)計(jì)方案。具體技術(shù)對(duì)策是：

(1)將空氣間隙縮小至0.5mm;

(2)為了減少電力損失和發(fā)熱源部件的電渦流，采用了0.3mm厚的超薄型磁鋼板;

(3)把構(gòu)成每一個(gè)磁極的磁鐵分割，通過(guò)每個(gè)磁極的小型化來(lái)抑制電渦流的產(chǎn)生。

圖7透視聆風(fēng)電機(jī)

LEAF驅(qū)動(dòng)總成沒(méi)有變速器、只有減速器。減速器的型號(hào)為RE1F61A，主要技術(shù)參數(shù)如表所示。

LEAF減速器的作用旨在彌補(bǔ)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高后的轉(zhuǎn)矩下降，并滿足汽車使用工況和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作特性，減速器的總減速比接近于8。

圖8的左下方表示汽車的前端(前進(jìn)方向)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力輸出軸直接與一級(jí)減速器主動(dòng)齒輪連接。工作時(shí)，可以在實(shí)現(xiàn)減速的同時(shí)增大輸出軸轉(zhuǎn)矩。動(dòng)力輸入齒輪前面的立軸及其聯(lián)動(dòng)裝置，是用于停車的駐車制動(dòng)器單元。

圖8透視聆風(fēng)電機(jī)

圖9為減速器各傳動(dòng)齒輪組的斷面圖。減速器的輸入軸主動(dòng)齒輪的齒數(shù)是17，被動(dòng)齒輪齒數(shù)為31，故一級(jí)減速比為31/17=1.8235。一級(jí)減速的輸出齒輪，即二級(jí)減速的主動(dòng)齒輪齒數(shù)為17，被動(dòng)(終級(jí))齒輪齒數(shù)為74，所以二級(jí)減速比為74/17=4.3529。減速器的總減速比為這兩個(gè)減速比數(shù)值的乘積。

圖9透視聆風(fēng)電機(jī)

二級(jí)減速器被動(dòng)(終極)齒輪的保持架內(nèi)，裝有與傳統(tǒng)汽車相同的行星齒輪差速器，通過(guò)左右傳動(dòng)軸(半軸)驅(qū)動(dòng)前輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

減速器使用AFT來(lái)潤(rùn)滑，總?cè)萘績(jī)H為1.1L，這也為動(dòng)力總成的輕量化做出了貢獻(xiàn)。

目前，有觀點(diǎn)認(rèn)為：以國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的電機(jī)及其控制技術(shù)，足以使非輪轂電機(jī)的EV驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，既可以不用配置變速器，也可以不用安裝減速器。從日產(chǎn)聆風(fēng)的成功案例來(lái)看，這種觀點(diǎn)可能值得商榷。

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