許多原始設備制造商目前正在開發電動重型車輛，以最大限度地提高續航里程和耐用性，同時最大限度地降低總擁有成本、系統重量和車輛包裝——電動車橋（e-axles）提供了一種解決方案來實現這些目標。

將電動車橋應用到卡車和公共汽車中，首先要找到最佳架構。完全集成的電驅動橋，將所有電驅動 (e-drive) 組件打包到車橋中，可以優化系統重量和效率。然而，由于基于車輛總重量、 應用和 客戶組合要求的模塊化的特定要求，將組件集成到車橋中可能具有挑戰性。

AVL Powertrain Engineering 已開發出解決方案；的AVL電驅橋系統所有的電子驅動器組件集成到所述軸身，包括：

1、逆變器的中心殼體;

2、電機；

3、傳動系統；

4、冷卻系統；

5、行車制動；

這種高度集成減少了車輛接口的數量，并提供了傳統傳動系統的模塊化。

帶有子系統和車輛接口的 電驅橋系統為 OEM 提供了傳統傳動系統的模塊化

以下是來自 AVL 研究和開發項目的一個用例，該項目檢查了為 16 噸貨車設計電動車橋的不同組件規格。

電橋系統規格

確定電橋系統規格需要定義除給定車輛參數之外的新參數，例如 輪胎尺寸、 滾動阻力和 車輛總重。這些參數可用于計算所需的電機功率和變速箱所需的齒輪數。滿足 16 噸貨車的這些參數需要 148kW 的連續電機功率。

在定義主要的電子驅動系統規格時，唯一需要的參數是電機功率和變速器中的齒輪數。這允許自由選擇電機速度范圍并相應地調整傳動比。這些參數可以通過多種方式影響電動車橋規格，包括通過降低爬坡能力要求來降低電動車功率，或使用單速變速器增加電動車功率以最大程度地減少扭矩中斷。

最佳配置在很大程度上取決于邊界條件，并表明根據特定應用的實際需要設置要求的重要性。AVL 電動車橋是一種平衡性良好的解決方案，可通過相對低功率的電動機器提高車輛性能。

兩種電橋規格對比和AVL選擇的最終解決方案。

傳輸配置

為 16 噸運貨卡車選擇最佳傳動配置需要評估不同的拓撲結構，包括副軸布置、行星驅動和 兩者的組合。AVL 發現首選拓撲結構是副軸布置，每個齒輪使用三 個齒輪嚙合，從而實現輕巧緊湊的高效可變布置。

電橋的傳輸旨在達到最高效率。僅通過三 個斜齒輪嚙合即可達到所需的傳動比。通過這種設置，可以避免典型傳統傳動系統的錐齒輪組。

電動機（e-motor）和變速器之間的接口設計為沒有軸向或徑向載荷在電動機和變速器之間傳遞，從而產生更好的噪聲、振動和粗糙度 (NVH) 表現。

三個齒輪在每個齒輪處嚙合的副軸布置的傳動拓撲圖。

電機技術

電子機器技術的選擇受兩個參數驅動：包裝要求，以及產品成本。封裝需要具有高功率密度的技術。目標成本限制需要最經濟的解決方案來結合電機和電力電子設備。

永磁同步 (PMSM) 電機因其出色的功率密度、成本優勢、穩健性和安全考慮而被證明是主流技術。其他電子機器技術通常更多地用于利基應用。

對于這種特定的卡車電橋應用，AVL 選擇了 PMSM 技術，因為它具有苛刻的包裝要求，以及在較低速度水平（例如城市駕駛循環）下的高效率。

不同電機技術的優勢和劣勢概述。

逆變器

與電機類似，逆變器的兩個主要設計標準是 封裝和 單位成本。逆變器的單位成本主要由處理電流驅動，這也會影響開關、電容器和母線的成本。

可以通過增加電壓電平或增加相數來降低每個開關的電流。降低每個開關的電流最明顯的選擇是提高系統電壓；在任何給定的電流下，當電壓加倍時，功率也會加倍。當無法提高電壓等級時，另一種選擇是將電驅動系統的相數從 3 相增加到 6 相（甚至 9 相）；這種方法允許相電流減少一半或三分之一。

在考慮了這些權衡之后，AVL 決定為逆變器采用三相解決方案。在 800V 級別，所需的連續電源可以由標準絕緣柵雙極晶體管 (IGBT) 支持，從而形成具有成本效益的解決方案。AVL 在 800V 逆變器技術方面的悠久歷史及其模塊化子組件設計使該公司能夠為該電橋開發可靠且具有成本效益的電力電子設備。

對于這輛 16 噸的運貨卡車，選擇了 800Hz 的最大輸出頻率以減少開關損耗，將三對極點的最大速度限制在 16,000rpm。

電橋冷卻系統

選擇冷卻系統的主要挑戰是組件首選的不同溫度水平。對于 AVL 電動機系統，油用作冷卻劑。該系統分為兩個回路——一個回路用于變速箱潤滑，而第二個回路用于冷卻逆變器和電動機。通過分離變速箱潤滑回路，電驅動冷卻回路的溫度水平可以保持在適當的低限。

首選電驅橋冷卻系統的示意圖，顯示每個部件通過單獨的變速箱潤滑回路保持在合適的溫度。

電橋空間要求

由于電動車橋比傳統車橋需要更多的安裝空間，因此一些車輛需要改裝以在車軸周圍創造空間。這些修改包括重新定位懸架系統， 使用直接位于電子軸上的矩形制動執行器，以及縮短變速箱以允許集成更長、更小直徑的電子機器。

軸身設計為將電力電子模塊直接安裝在其上，避免了單獨的外殼。機電換檔執行器、潤滑泵和變速器輸出速度傳感器也位于集成的逆變器外殼內——允許所有電氣組件，包括完整的接線，免受環境影響。

AVL 電橋的附加值

AVL 的電動車橋可打包用于傳統重型車輛，無需對主要組件進行修改，并通過具有成本效益的組件實現功率要求。高度集成的電橋包含完整的電驅動，確保低系統成本和重量，并最大限度地提高效率。使用這種配置，由于車輛接口有限，整個系統的復雜性降低了。原始設備制造商會發現，現有電橋概念的高性能和減少的包裝確保了靈活性、系統可靠性和低生產成本。