電驅(qū)動(dòng)橋
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-07-23
電驅(qū)動(dòng)橋的實(shí)例教程
電驅(qū)動(dòng)橋是從傳統(tǒng)車橋衍變而來(lái)，它是汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)，起著承受負(fù)載、降低轉(zhuǎn)速、增大轉(zhuǎn)矩、保證左右車輪差速以及制動(dòng)等功能。通過(guò)合理的選型和充分的驗(yàn)證，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的緊湊化、輕量化、高效率和高壽命。
電驅(qū)動(dòng)橋的種類
按電動(dòng)機(jī)在整車中的布置形式可將電驅(qū)動(dòng)橋分為電動(dòng)機(jī)直聯(lián)式、平行軸式和同軸式。
1）直聯(lián)式結(jié)構(gòu)（見圖1）是采用電動(dòng)機(jī)取代燃油車的發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器，所采用的電驅(qū)動(dòng)橋是從傳統(tǒng)燃油車的驅(qū)動(dòng)橋上通過(guò)加大齒輪速比以及提升齒輪性能衍變而來(lái)，起初應(yīng)用于微型乘用車、物流車等領(lǐng)域，現(xiàn)主要集中應(yīng)用于輕型貨車、中型貨車等以上車型。
圖1 電動(dòng)機(jī)直聯(lián)式電驅(qū)動(dòng)橋
2）平行軸式結(jié)構(gòu)（見圖2）是采用電動(dòng)機(jī)進(jìn)一步取代燃油車的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器和傳動(dòng)軸，將電動(dòng)機(jī)集成為電驅(qū)動(dòng)橋的一個(gè)子零件并與電驅(qū)動(dòng)橋的輸出半軸呈平行布置，其減速器采用兩級(jí)傳動(dòng)，系統(tǒng)集成度高，能量損耗小，目前廣泛應(yīng)用于物流車、微型乘用車、輕型客車及皮卡上。從近年市場(chǎng)上的反饋來(lái)看，該電驅(qū)動(dòng)橋已經(jīng)完美地滿足了整車廠和客戶使用需求，大大加快了汽車的電動(dòng)化進(jìn)程。
圖2 平行軸式電驅(qū)動(dòng)橋
3）同軸式結(jié)構(gòu)（見圖3）是在平行軸式電驅(qū)動(dòng)橋基礎(chǔ)上，將電動(dòng)機(jī)與電驅(qū)動(dòng)的輸出半軸做同軸布置，使得產(chǎn)品的集成度更優(yōu)，是電驅(qū)動(dòng)橋的發(fā)展方向。
圖3 同軸式電驅(qū)動(dòng)橋
電驅(qū)動(dòng)橋的耐久試驗(yàn)
1.電動(dòng)機(jī)直聯(lián)式電驅(qū)動(dòng)橋的耐久試驗(yàn)
電動(dòng)機(jī)直聯(lián)式電驅(qū)動(dòng)橋是從傳統(tǒng)燃油驅(qū)動(dòng)橋衍變而來(lái)，因而可參考QC/T 533－2020《汽車驅(qū)動(dòng)橋臺(tái)架試驗(yàn)方法》、QC/T 534－2020《汽車驅(qū)動(dòng)橋臺(tái)架試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)》進(jìn)行耐久試驗(yàn)。
展開 1 前言
電驅(qū)動(dòng)橋是針對(duì)電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)的一種機(jī)電一體化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有集成化程度高、體積小、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。作為電動(dòng)汽車的核心部件，其性能直接影響電動(dòng)汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。
電驅(qū)動(dòng)橋可分為集中式電驅(qū)動(dòng)橋和分布式電驅(qū)動(dòng)橋。集中式電驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但具有成本低、對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)影響較小以及開發(fā)難度低的優(yōu)點(diǎn)。分布式電驅(qū)動(dòng)橋具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕以及效率高的優(yōu)點(diǎn)，但差速控制困難、非簧載質(zhì)量大。
電驅(qū)動(dòng)橋主要由電機(jī)、逆變器、變速器組成。由于在轉(zhuǎn)矩密度、功率密度以及效率等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，永磁同步電機(jī)已逐漸成為車用電機(jī)的主流。為進(jìn)一步減小電驅(qū)動(dòng)橋的體積和質(zhì)量，新一代電驅(qū)動(dòng)橋大多將電力電子元件集成到逆變器上。單擋變速器和多擋變速器各有優(yōu)缺點(diǎn)，但隨著電驅(qū)動(dòng)橋技術(shù)的發(fā)展，多擋電驅(qū)動(dòng)橋逐漸成為了研究的熱點(diǎn)。
本文將對(duì)電驅(qū)動(dòng)橋關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行綜述，并在此基礎(chǔ)上總結(jié)得出電驅(qū)動(dòng)橋的發(fā)展方向。
2 電驅(qū)動(dòng)橋關(guān)鍵技術(shù)
電驅(qū)動(dòng)橋性能主要受到3 個(gè)方面的影響：第一，電驅(qū)動(dòng)橋動(dòng)力傳遞路徑及分配方式隨著構(gòu)型的不同而改變，從而影響電驅(qū)動(dòng)橋的輸出；第二，電驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)會(huì)影響其自身的質(zhì)量、體積，進(jìn)而影響其性能；第三，電驅(qū)動(dòng)橋控制策略影響其各部件的協(xié)同工作。
2.1 多擋化構(gòu)型
目前，電驅(qū)動(dòng)橋通常配備單速變速器，以最大限度降低成本、體積，減輕質(zhì)量并提高其適配性。
相比于單擋變速器無(wú)法兼顧車輛起步時(shí)的轉(zhuǎn)矩和速度，多擋變速器可以通過(guò)低擋位提供大扭矩，高擋位提高車輛的速度達(dá)到起步扭矩與車速的兼容，并能夠降低電機(jī)的體積、質(zhì)量和轉(zhuǎn)速。在電池技術(shù)短時(shí)間內(nèi)難以取得重大突破的情況下，通過(guò)提高效率增加電動(dòng)汽車的續(xù)航里程就顯得尤為重要。在日常駕駛條件下，采用單擋變速器的電機(jī)實(shí)際效率與最高效率仍然存在一定差距。
展開 面對(duì)日益嚴(yán)苛的汽車油耗目標(biāo)及排放法規(guī)要求，越來(lái)越多的汽車生產(chǎn)商開始考慮采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)替代傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)，并與減速器和差速器一起，組成電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)化。
9月12日，搭載舍弗勒兩擋電驅(qū)動(dòng)橋（2-speed eAxle）的長(zhǎng)安CS75 PHEV上市，成為國(guó)內(nèi)第二款搭載該電驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品的插電混動(dòng)四驅(qū)SUV。
舍弗勒兩擋平行軸式電驅(qū)動(dòng)橋是中國(guó)市場(chǎng)上首款實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的兩擋電驅(qū)動(dòng)橋，已經(jīng)應(yīng)用在長(zhǎng)安CS75 PHEV和長(zhǎng)城WEY P8兩款插電式混動(dòng)四驅(qū)SUV車型上。
電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)可以直接取代發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器，靈活安裝在前軸或后軸，實(shí)現(xiàn)前輪或后輪純電驅(qū)動(dòng)。通過(guò)這種方式，傳統(tǒng)燃油車很容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)化。
它也可以僅安裝在后軸，匹配前軸的動(dòng)力總成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)四驅(qū)功能。此時(shí)，傳統(tǒng)四驅(qū)系統(tǒng)的重要部件，如分動(dòng)箱、傳動(dòng)軸、后橋差速器以及液壓附件等，均可被裝在后軸上的電驅(qū)動(dòng)橋取代，這樣既節(jié)約了傳動(dòng)線路中的大量空間，便于集成高壓電池，同時(shí)也減少了使用電驅(qū)動(dòng)橋的額外成本。
這種驅(qū)動(dòng)概念具有同軸式和平行軸式兩種布置形式可供選擇，它的整車應(yīng)用平臺(tái)覆蓋范圍極廣，可以覆蓋從對(duì)功率密度有極高要求的運(yùn)動(dòng)跑車，直到對(duì)半軸傳動(dòng)角度有極高要求的SUV。從弱混、強(qiáng)混、插電混動(dòng)到純電動(dòng)系統(tǒng)。目前，前后軸均搭載舍弗勒單檔電驅(qū)動(dòng)橋的高性能電動(dòng)四驅(qū)車，奧迪etron即將在今年年底發(fā)布。對(duì)于純電動(dòng)汽車，這款電驅(qū)動(dòng)橋有單檔方案和具備動(dòng)力換檔功能的兩檔方案。
相比很多電動(dòng)汽車采用的單擋電驅(qū)動(dòng)橋來(lái)說(shuō)，使用兩擋電驅(qū)動(dòng)橋的電動(dòng)汽車在動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性上更有優(yōu)勢(shì)，尤其是對(duì)于SUV車型而言。
展開 圖13 電驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品B 在車型I 上噪聲測(cè)試曲線
如圖14 所示，裝在車型II 上進(jìn)行測(cè)試，整車噪聲加速工況最高75dB，滑行工況最高72dB；二級(jí)齒輪階次噪聲加速工況最高45dB，滑行工況最高42dB；一級(jí)齒輪階次噪聲加速工況最高41dB，滑行工況最高31dB。
圖14 電驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品B 在車型II 上噪聲測(cè)試曲線
根據(jù)測(cè)試結(jié)果，電驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品B 在兩種不同的車型上，各種工況下，兩級(jí)齒輪的階次噪聲值都很低，且曲線平穩(wěn)無(wú)明顯峰值，基本上全程距離整車噪聲20dB 以上，對(duì)整車噪聲貢獻(xiàn)度很低，NVH 表現(xiàn)優(yōu)秀。通過(guò)顧客試駕反饋，相比其他競(jìng)品，該產(chǎn)品的噪聲表現(xiàn)很好。無(wú)論客觀數(shù)據(jù)還是主觀評(píng)價(jià)，都證明了該產(chǎn)品優(yōu)秀的NVH性能。
6 結(jié)論
1）電驅(qū)動(dòng)橋的NVH 性能與齒輪的重合度有密切關(guān)系，齒輪設(shè)計(jì)中合理地提升重合度有利于獲得好的NVH 性能。
2）加大螺旋角雖然能提高重合度，但會(huì)帶來(lái)額外的軸向力，對(duì)軸承、軸和殼體等其他零部件的強(qiáng)度剛度造成不良的影響；而采用細(xì)高齒設(shè)計(jì)可以避免這些不良影響同時(shí)提高齒輪的重合度。
3）對(duì)比電驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品A 兩級(jí)齒輪和電驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品B 的NVH 表現(xiàn)，可見細(xì)高齒設(shè)計(jì)可以有效提高電驅(qū)動(dòng)橋的NVH性能。同時(shí)也證明了小螺旋角設(shè)計(jì)可以獲得好的NVH 表現(xiàn)。
4）細(xì)高齒設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)齒輪齒根彎曲強(qiáng)度造成一定的削弱，但通過(guò)設(shè)計(jì)校核和試驗(yàn)驗(yàn)證的方法，可以避免齒輪強(qiáng)度不足造成的失效。
展開 6 結(jié)論
1）電驅(qū)動(dòng)橋的NVH 性能與齒輪的重合度有密切關(guān)系，齒輪設(shè)計(jì)中合理地提升重合度有利于獲得好的NVH 性能。
2）加大螺旋角雖然能提高重合度，但會(huì)帶來(lái)額外的軸向力，對(duì)軸承、軸和殼體等其他零部件的強(qiáng)度剛度造成不良的影響；而采用細(xì)高齒設(shè)計(jì)可以避免這些不良影響同時(shí)提高齒輪的重合度。
3）對(duì)比電驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品A 兩級(jí)齒輪和電驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品B 的NVH 表現(xiàn)，可見細(xì)高齒設(shè)計(jì)可以有效提高電驅(qū)動(dòng)橋的NVH性能。同時(shí)也證明了小螺旋角設(shè)計(jì)可以獲得好的NVH 表現(xiàn)。
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電驅(qū)動(dòng)橋的最新內(nèi)容
1.鎂合金電驅(qū)橋量產(chǎn)落地，聯(lián)合電子減重 8kg助力續(xù)航提升 4%
7 月 27 日，聯(lián)合電子發(fā)布全球首款批量鎂合金電驅(qū)動(dòng)橋，以鎂代鋁實(shí)現(xiàn) 輕量化突破。一體鑄造殼體（電機(jī)、減速器、逆變器深度集成）將重量由 25 kg降至 17kg，單套減重 8kg，總成功率密度達(dá) 4.4kW/kg，峰值功率超 250kW。
圖13 電驅(qū)動(dòng)橋方案對(duì)比
3 儲(chǔ)氫與燃料電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 燃料電池系統(tǒng)
重載商用車功率需求大，根據(jù)上述系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)，35 t 級(jí)載貨車80 km/h 的巡航平均功率可達(dá)84.57 kW 以上，49 t級(jí)牽引車90 km/h的巡航平均功率可達(dá)128.07 kW 以上。
拿鐵DHT-PHEV搭載的是長(zhǎng)城智能DHT串并聯(lián)技術(shù)扛鼎的1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)、130kW高集成DHT變速箱、34kWh高能量密度電池包、135kW高性能電后驅(qū)動(dòng)橋（四驅(qū)）組成的動(dòng)力總成。綜合功率321kW，綜合扭矩762N?m，零百加速5.2s，“性能0焦慮”完美實(shí)現(xiàn)。
拿鐵DHT-PHEV兩驅(qū)版，可實(shí)現(xiàn)同級(jí)領(lǐng)先的184km超長(zhǎng)純電續(xù)航、1000km+綜合續(xù)航，“續(xù)航0焦慮”輕松hold住。
電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
限時(shí)下載 | 170頁(yè)P(yáng)PT文件限時(shí)領(lǐng)取 普銳斯混合動(dòng)力系統(tǒng)分析
限時(shí)下載 | 48頁(yè)P(yáng)DF文件 純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)及工作原理
限時(shí)領(lǐng)取 | 33頁(yè)P(yáng)DF文件 動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的解耦計(jì)算方法
限時(shí)下載 | 75頁(yè)P(yáng)DF文件 汽車風(fēng)噪聲解決方案
限時(shí)下載 | 39頁(yè)P(yáng)DF文件 2018年電驅(qū)動(dòng)三合一驅(qū)動(dòng)橋總成
2020APS第六屆國(guó)際汽車動(dòng)力系統(tǒng)峰會(huì)暨
電驅(qū)總成與匹配技術(shù)高峰論壇
早鳥票倒計(jì)時(shí)4天
3月23~25日，2020 APS第六屆國(guó)際汽車動(dòng)力系統(tǒng)峰會(huì)將在浙江寧波舉行，峰會(huì)共設(shè)電驅(qū)總成關(guān)鍵技術(shù)、NVH、驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)、裝備技術(shù)、電控技術(shù)、電驅(qū)動(dòng)橋技術(shù)等6大專場(chǎng)，邀請(qǐng)400＋企業(yè)、1000＋技術(shù)代表、60+
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-開放式虛擬仿真平臺(tái)
輔助用戶進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化研究（靈敏度分析等）、設(shè)計(jì)方案探索和制造公差對(duì)系統(tǒng)性能影響
輔助電驅(qū)動(dòng)橋用戶實(shí)現(xiàn)面向制造的錐齒輪主動(dòng)設(shè)計(jì)，支持Klingelnberg KIMoS 及Gleason GEMS軟件模型數(shù)據(jù)，完成錐齒輪建模和分析
圖2 平行軸式電驅(qū)動(dòng)橋
3）同軸式結(jié)構(gòu)（見圖3）是在平行軸式電驅(qū)動(dòng)橋基礎(chǔ)上，將電動(dòng)機(jī)與電驅(qū)動(dòng)的輸出半軸做同軸布置，使得產(chǎn)品的集成度更優(yōu)，是電驅(qū)動(dòng)橋的發(fā)展方向。
通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)橋和變速箱NVH的研究表明，齒輪的傳遞誤差波動(dòng)是傳動(dòng)系統(tǒng)噪 聲的主要激勵(lì)，可以說(shuō)齒輪噪聲是驅(qū)動(dòng)橋NVH問(wèn)題的源頭之一，因此圓柱齒輪 的設(shè)計(jì)對(duì)電驅(qū)動(dòng)橋的品質(zhì)至關(guān)重要。
采用具有高重合度的細(xì)高齒設(shè)計(jì)成為提升電驅(qū)動(dòng)橋NVH性能的有效手段之一。
EMR4 電驅(qū)動(dòng)橋是 EMR3 的進(jìn)一步發(fā)展，目前已在中國(guó)進(jìn)行大規(guī)模批量生產(chǎn)。EMR3 已集成到歐洲和亞洲 OEM 的多款車輛中。
EMR4 的電力電子控制器（逆變 ）基于第四代電力電子控制器平臺(tái)(EPF4.0)。Vitesco Technologies 可以利用其在逆變器技術(shù)開發(fā)方面的廣泛和長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)具有低雜散電感和優(yōu)化 dv/dt 的技術(shù)。
