1、Lucid Air简介

Lucid Air是美国造车新势力Lucid Motors的首款车型，Lucid Motors的前身是Atieva，2016年更名为Lucid Motors，2016年底首款量产车型Lucid Air发布，计划于2018年量产。但是同国内一众造车新势力一样，Lucid Motors同样遇到了资金难题，量产计划不得不一拖再拖，直到去年3月份才有外媒传出Lucid Air即将交付。

图1 Lucid Air底盘

Lucid Air号称“特斯拉复仇者”，是特斯拉的直接竞争者。其搭载了113kWh的电池组，美国EAP测试标准最高续航832公里，电机最高转速20000rpm，峰值功率500kW，而重量仅有73kg。顶配版本的Air Dream Edition零百(实际为0-96kph)加速仅为2.5s，简直堪比超跑。此外Lucid Air采用了900V快充技术。

图2 Lucid Air电池组

2、传动系统简析

Lucid Air的动力总成见图3

图3 位于美国亚利桑那州的动力系统生产线

在Lucid Air的官方宣传图片上，其动力系统如下：

图4 Lucid Air电机、控制器、减速器三合一

第一次看到图4时，笔者以为Lucid Air是没有差速器的，但疑问随之产生，该箱如何实现差速功能呢？上图中仅显示了两端的两个NGW减速行星排，没有差速器，这是不符合汽车行驶原理的，没有差速器岂不是要翻车！套用一句网络用语，这是不科学的。带着这样的疑问，查阅了很多的资料，都未能找到权威的解读。一次偶然查到了Lucid Air公布的专利，方才解开疑惑，因此欣然成文，与诸位分享。

Lucid Air公布的美国专利号为：US 11005337B2，中国专利号为：CN111089125A，根据专利披露的剖面图如下：

图5 Lucid Air三合一剖面图

根据图5，Lucid Air的动力系统终于揭开了面纱，原来差速器“藏”在电机转子空心轴内。Lucid Air的工程师们脑洞大开，一反常态，采用了先差速后减速的布局。这样布置的好处是显而易见的，最大程度的利用了轴向空间，其轴向尺寸仅有109mm，结构非常紧凑，重量轻，功率密度大。

为便于理解，绘制结构简图如下：

图6 Lucid Air传动系统结构简图

根据图6分析其连接关系，电机转子和差速器壳体固连为动力输出，差速器半轴齿轮分别和左右两个NGW行星排的太阳轮相连，NGW行星排的齿圈固定到壳体上提供支点，行星架连接到轮毂实现动力输出。该布局虽然巧妙，最大程度地利用了空间，但是NGW行星排的速比显得稍小（NGW行星排合理的速比范围是3~8），动力输出受限，这就对电机的性能提出了较高的要求。
图6很清晰地显示了Lucid Air的传动连接关系，但是没有显示的是差速器内部行星轮和半轴齿轮（太阳轮）的具体情况，实际上在Lucid Air公布的专利中专门对其差速器进行了详细的描述，以保护其结构。图7是专利中披露的差速器内部行星轮结构图。

图7 Lucid Air差速器的4个行星轮

Lucid Air为什么不和传统开式差速器一样采用两个行星轮而采用复杂的四个呢？笔者的理解是增加耐磨性，其理由如下：

传统开式差速器在拐弯时，左右轮的转速差大概在50rpm（直行时的转速差更小，特殊情况例如打滑时转速差可能达到2倍，这里仅考虑转弯这种最为一般的情况），假设NGW行星排的特性参数为6，则当左右轮胎有50rpm的转速差时，经过NGW行星排的放大，太阳轮传递到差速器半轴齿轮时的转速差将达到350rpm。显然，和先减速后差速的传统开始差速器相比，行星轮的磨损量增大了7倍，所以Lucid Air不得不增加一组行星轮来提高差速器的耐磨性。

再来分析图5中的细节，见图8

图8 Lucid Air结构分析

上图分析中发现NGW行星排的太阳轮、齿圈、行星架全部支撑完好，似乎并没有遵守行星排均载原则（行星排设计原则上要求至少一个基本构件是浮动的，可以通过花键、卡环等方式实现浮动，从而保证基本构件自定心实现载荷均匀的目的）。

3、总结

目前同轴电桥最为常见的构型有两种，一种是以美桥为代表的NW行星排+传统开式差速器结构。这种结构是最为朴素的一种方案，即NW行星排实现大速比减速，传统直齿伞齿轮式的差速器实现差速功能。另一种是以舍弗勒为代表的NW行星排+轻量化差速器，这种结构的差速器有一个演变的过程，一般不容易想到。而Lucid Air提供了第三种思路，即先差速再减速的方案，这种方案的优势和劣势同样明显，分析下来笔者认为有如下几点：

先看优势，1）结构紧凑，尺寸小，重量轻，空间利用率高，功率密度/扭矩密度高；2）取消了差速器半轴齿轮耐磨垫片，代之以轴承，消除了垫片磨损对锥齿轮啮合产生的影响；3）采用NGW行星排进行减速，实现同轴，行星排简单，易于制造，成本低。

再看劣势，1）跟传统观念正好相反，Lucid Air采用先差速再减速的方案，由于路面不平整、轮胎半径差异、胎压不平衡等影响，左右半轴总是存在差速，再经过“增速器”放大后转速差更加明显，这就对差速器行星轮和半轴齿轮的耐磨性提出了新的要求；2）为解决耐磨性使用了四个行星轮，中间需要增加支撑块，从而带来了结构上的复杂以及装配上的困难；3）采用NGW行星排，减速比较小，在当前电机性能下输出的扭矩受到一定的限制，这就对电机的性能提出了更高的要求。