電驅橋的案例
某電驅橋車型Moan噪聲分析與優(yōu)化控制
電驅橋系統(tǒng)作為新能源商用車型的主流動力系統(tǒng)直接驅動車輪行駛。由于沒有懸置，驅動電機及減速器直接裝配在驅動橋上，通過板簧和減震器與車身或車架連接。沒有傳統(tǒng)發(fā)動機噪聲的掩蔽，電驅橋NVH問題對NVH工程師挑戰(zhàn)極大。針對某電驅橋商用客車中高車速工況下車內存在的明顯Moan問題，運用“源-路徑-響應”理論進行分析。結合實驗和仿真方法進行排查分析，鎖定主要原因為電驅橋一軸的動不平衡激勵偏大。通過改變減速器速比，降低同一車速下對應的電驅橋一軸轉速，從而可降低該車型高速Moan噪聲。
電驅橋按結構分類可分為后置后驅半軸輸出電驅橋、中央驅動系統(tǒng)電驅橋、同軸/平行軸電驅橋
[1]、輪邊電驅橋和輪轂電驅橋5種。其中中央驅動系統(tǒng)電驅橋替代原車發(fā)動機和變速器，它的開發(fā)難度較小且制造成本也低，但系統(tǒng)效率偏低，動力電池布置難度大，整車噪聲、振動與聲振粗糙度(Noise，Vibration和Harshness，NVH)效果一般。同軸電驅橋與平行軸電驅橋兩種結構類似，都是由電機與傳統(tǒng)驅動橋集成，電機經(jīng)減速器增扭后直接驅動車輪，主要差異在于同軸橋的電機軸與減速器輸出軸同軸，而平行軸電驅橋的電機軸與減速器輸出軸平行。同軸/平行軸電驅橋沒有傳動軸、懸置等零部件，重量小，裝車成本低，傳動效率高，占用空間小，便于電池包布置。由于沒有懸置，驅動電機及減速器直接裝配在驅動橋上，通過板簧和減震器與車身或車架連接，且沒有傳統(tǒng)發(fā)動機噪聲的掩蔽，同軸/平行軸電驅橋的NVH性能比較差。
Moan噪聲也是轟鳴的一種描述方式，出現(xiàn)的工況以中高車速為主，傳統(tǒng)車型和新能源車型都可能存在。
展開 五菱丨同軸式電驅橋減速器的開發(fā)
電驅橋是新能源汽車上最重要動力傳動部件，電驅橋總成的結構和傳動性能直接影響電動車輛的整車布置和整車性能。電驅橋總成一般包括電機、減速器、橋管、半軸等主要部件。考慮體積、成本和可靠性等因素，將電機與減速器同時集成在電驅橋上是目前的趨勢。
目前市場上的大多數(shù)電驅橋減速器為偏軸式（展開式）減速器，采用定軸式圓柱齒輪的兩級減速結構，其電機的轉子軸相對輸出軸（差速器）的中心線是偏置布置的（如圖1）。這種結構出現(xiàn)時間比較早，工藝相對成熟，但是無法解決電機偏置所帶來的問題：
圖1 采用偏軸式減速器的電驅橋結構圖
減速器的徑向尺寸較大，影響電動車輛的整車布置，特別是影響動力電池或電機控制器的安裝空間。
由于電機重量較大，電機偏置懸掛會導致橋體上的彈簧座板承受額外的傾覆力矩，導致電驅橋在車輛運行過程中出現(xiàn)低頻抖動，產(chǎn)生額外噪聲，影響駕駛舒適性。
電機軸與減速器輸入軸在進行花鍵耦合時，容易由于內外花鍵不同心而引起可靠性問題和NVH問題。
以上亟需解決的難題，關鍵點就在于減速器上。而采用同軸減速器結構的電驅橋，因其結構緊湊，在電動汽車上應用具有無可比擬的優(yōu)勢，能較好地解決上述問題。
在現(xiàn)有技術中的同軸式電驅橋大部分為行星齒輪減速結構，這種結構能夠將徑向和軸向尺寸都控制的較好，是電驅橋中結構最緊湊的設計之一。但行星減速用的內齒圈制造難度大，而且行星齒輪需求數(shù)量多，總的成本高，在同樣動力下至少是普通定軸式齒輪兩倍以上的成本，所以不能夠很好的廣泛運用。
有鑒于此，某公司設計研發(fā)了一種采用定軸式圓柱齒輪作同軸減速器的電驅橋總成，這種結構讓電機總成和差速器總成實現(xiàn)了同軸居中，由于這兩部分合起來的重量在電驅橋上占比最大的，保證了重心基本居中。另外，定軸式齒輪的生產(chǎn)廠家比較多，工藝成熟且產(chǎn)量大。
展開 一種同軸式電驅橋減速器的開發(fā)
電驅橋是新能源汽車上最重要動力傳動部件，電驅橋總成的結構和傳動性能直接影響電動車輛的整車布置和整車性能。電驅橋總成一般包括電機、減速器、橋管、半軸等主要部件。考慮體積、成本和可靠性等因素，將電機與減速器同時集成在電驅橋上是目前的趨勢。
目前市場上的大多數(shù)電驅橋減速器為偏軸式（展開式）減速器，采用定軸式圓柱齒輪的兩級減速結構，其電機的轉子軸相對輸出軸（差速器）的中心線是偏置布置的（如圖1）。這種結構出現(xiàn)時間比較早，工藝相對成熟，但是無法解決電機偏置所帶來的問題：
圖1 采用偏軸式減速器的電驅橋結構圖
減速器的徑向尺寸較大，影響電動車輛的整車布置，特別是影響動力電池或電機控制器的安裝空間。
由于電機重量較大，電機偏置懸掛會導致橋體上的彈簧座板承受額外的傾覆力矩，導致電驅橋在車輛運行過程中出現(xiàn)低頻抖動，產(chǎn)生額外噪聲，影響駕駛舒適性。
電機軸與減速器輸入軸在進行花鍵耦合時，容易由于內外花鍵不同心而引起可靠性問題和NVH問題。
以上亟需解決的難題，關鍵點就在于減速器上。而采用同軸減速器結構的電驅橋，因其結構緊湊，在電動汽車上應用具有無可比擬的優(yōu)勢，能較好地解決上述問題。
在現(xiàn)有技術中的同軸式電驅橋大部分為行星齒輪減速結構，這種結構能夠將徑向和軸向尺寸都控制的較好，是電驅橋中結構最緊湊的設計之一。但行星減速用的內齒圈制造難度大，而且行星齒輪需求數(shù)量多，總的成本高，在同樣動力下至少是普通定軸式齒輪兩倍以上的成本，所以不能夠很好的廣泛運用。
有鑒于此，某公司設計研發(fā)了一種采用定軸式圓柱齒輪作同軸減速器的電驅橋總成，這種結構讓電機總成和差速器總成實現(xiàn)了同軸居中，由于這兩部分合起來的重量在電驅橋上占比最大的，保證了重心基本居中。另外，定軸式齒輪的生產(chǎn)廠家比較多，工藝成熟且產(chǎn)量大。
展開 純電動輕型載貨車電驅橋參數(shù)匹配及仿真分析
提升電驅動效率是降低電能消耗率的路徑之一，目前電機和電機控制器的綜合效率可提升的空間已經(jīng)非常有限，但電驅動系統(tǒng)效率的提升仍有一定發(fā)展空間。目前，輕型載貨車主流電驅動系統(tǒng)路線主要有3種：電機直驅、電機加減速器和電驅橋方案。電機直驅方案特點是傳動效率較高、故障率低、扭矩需求大，因此電機成本高。電機加減速器方案中電機的扭矩低，但是傳動效率則不如直驅的高。電驅橋方案具有傳動效率高、質量低和成本低的特點。電驅橋方案幾乎適用于2.5～18 t的純電動載貨車型。
本文主要研究電動輕型載貨車匹配電驅橋方案及仿真分析。
2 電驅橋參數(shù)匹配
2.1 整車基本參數(shù)及技術指標
目標車型M-EB基于M-2019款做改款優(yōu)化，采用電驅橋方案取代電機直驅方案。M-2019基礎車E kg為0.29 W·h/km·kg，M-EB改款產(chǎn)品整車整備質量降為2 800 kg，E kg設計目標不大于0.27 W·h/km·kg，并滿足動力性和經(jīng)濟性要求。具體整車基本參數(shù)、主要技術指標需求與參考標準分別見表1、表2。
表1 整車基本參數(shù)
表2 主要技術指標需求與參考標準
2.2 驅動電機匹配設計
車輛動力性是衡量汽車性能的一項重要指標，主要由3方面的指標來評價：最高車速、最大爬坡度和加速性能。
根據(jù)汽車理論，汽車的功率平衡關系方程式（2）：
式中，Pv為車輛功率，kw，ηt為傳動效率，m為整備質量；f為滾動阻力系數(shù)；i為道路坡度；Cd為風阻系數(shù)；A為迎風面積；δ為旋轉質量換算系數(shù)；ua為車速。
最高車速對應車輛功率需求計算公式（3）：
式中，u max為車輛最高車速，90 km/h。
最大爬坡度對應車輛功率需求計算公式（4）：
式中，αm為爬坡角度。
展開 
純電動輕型載貨車電驅橋參數(shù)匹配及仿真分析
提升電驅動效率是降低電能消耗率的路徑之一，目前電機和電機控制器的綜合效率可提升的空間已經(jīng)非常有限，但電驅動系統(tǒng)效率的提升仍有一定發(fā)展空間。目前，輕型載貨車主流電驅動系統(tǒng)路線主要有3種：電機直驅、電機加減速器和電驅橋方案。電機直驅方案特點是傳動效率較高、故障率低、扭矩需求大，因此電機成本高。電機加減速器方案中電機的扭矩低，但是傳動效率則不如直驅的高。電驅橋方案具有傳動效率高、質量低和成本低的特點。電驅橋方案幾乎適用于2.5～18 t的純電動載貨車型。
本文主要研究電動輕型載貨車匹配電驅橋方案及仿真分析。
2 電驅橋參數(shù)匹配
2.1 整車基本參數(shù)及技術指標
目標車型M-EB基于M-2019款做改款優(yōu)化，采用電驅橋方案取代電機直驅方案。M-2019基礎車E kg為0.29 W·h/km·kg，M-EB改款產(chǎn)品整車整備質量降為2 800 kg，E kg設計目標不大于0.27 W·h/km·kg，并滿足動力性和經(jīng)濟性要求。具體整車基本參數(shù)、主要技術指標需求與參考標準分別見表1、表2。
表1 整車基本參數(shù)
表2 主要技術指標需求與參考標準
2.2 驅動電機匹配設計
車輛動力性是衡量汽車性能的一項重要指標，主要由3方面的指標來評價：最高車速、最大爬坡度和加速性能[3]。
根據(jù)汽車理論，汽車的功率平衡關系方程式（2）：
式中，Pv為車輛功率，kw，ηt為傳動效率，m為整備質量；f為滾動阻力系數(shù)；i為道路坡度；Cd為風阻系數(shù)；A為迎風面積；δ為旋轉質量換算系數(shù)；ua為車速。
展開 DANA(德納)電驅橋&電驅系統(tǒng)介紹
eS4500r e-Axle(輕型商用車電驅橋)
產(chǎn)品特性：
最大總重量：1.9T
最大軸載重：1.1T
最高轉速：14000rpm
峰值功率：180kW
最大輸出扭矩：4500Nm
減速比：14.88，11.83，10.86，9.13，7.71
eS6200r(e-Alxe)
產(chǎn)品特性：
滿載重量：39T
最大軸荷：11.5T
最高車速：84mhp
峰值功率：208kW
最大輸出扭矩：6200Nm
eS9000r e-Axle(中型卡車和公共汽車)
產(chǎn)品特性：
集成化的電機、減速器和車橋動力系統(tǒng)
為中型卡車和公交車設計(滿載質量：6350-10660kg)
峰值功率：237kW
額定電壓：400-650VAC
水冷電機&電機控制器
集成化的電子駐車功能
盤剎系統(tǒng)總重量：370kg
滿載重量：10.6T
滿載軸荷:7T
最高車速：83mph
最大輸出扭矩：9000Nm
eS5700r
產(chǎn)品特性：
滿載重量：6T
最大軸荷：3.5T
最高車速：50mhp
峰值功率：130kW
最大輸出扭矩：5700Nm
eS13.0Xr(中型卡車和公共汽車)
產(chǎn)品特性：
滿載重量：13.5T
最大軸荷：8.5T
最高車速：50mhp
峰值功率：150kW
最大輸出扭矩：13000Nm
eS19.0xr
展開 解讀丨AVL電驅橋的解決方案
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(yōu)化系統(tǒng)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(zhàn)性。
AVL Powertrain Engineering 已開發(fā)出解決方案；的AVL電驅橋系統(tǒng)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(tǒng)；
4、冷卻系統(tǒng)；
5、行車制動；
這種高度集成減少了車輛接口的數(shù)量，并提供了傳統(tǒng)傳動系統(tǒng)的模塊化。
帶有子系統(tǒng)和車輛接口的 電驅橋系統(tǒng)為 OEM 提供了傳統(tǒng)傳動系統(tǒng)的模塊化
以下是來自 AVL 研究和開發(fā)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(guī)格。
電橋系統(tǒng)規(guī)格
確定電橋系統(tǒng)規(guī)格需要定義除給定車輛參數(shù)之外的新參數(shù)，例如 輪胎尺寸、 滾動阻力和 車輛總重。這些參數(shù)可用于計算所需的電機功率和變速箱所需的齒輪數(shù)。滿足 16 噸貨車的這些參數(shù)需要 148kW 的連續(xù)電機功率。
在定義主要的電子驅動系統(tǒng)規(guī)格時，唯一需要的參數(shù)是電機功率和變速器中的齒輪數(shù)。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(shù)可以通過多種方式影響電動車橋規(guī)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(jù)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(guī)格對比和AVL選擇的最終解決方案。
展開 解讀丨AVL電驅橋的解決方案 ￥500
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(yōu)化系統(tǒng)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(zhàn)性。
AVL Powertrain Engineering 已開發(fā)出解決方案；的AVL電驅橋系統(tǒng)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(tǒng)；
4、冷卻系統(tǒng)；
5、行車制動；
這種高度集成減少了車輛接口的數(shù)量，并提供了傳統(tǒng)傳動系統(tǒng)的模塊化。
帶有子系統(tǒng)和車輛接口的 電驅橋系統(tǒng)為 OEM 提供了傳統(tǒng)傳動系統(tǒng)的模塊化
以下是來自 AVL 研究和開發(fā)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(guī)格。
電橋系統(tǒng)規(guī)格
確定電橋系統(tǒng)規(guī)格需要定義除給定車輛參數(shù)之外的新參數(shù)，例如 輪胎尺寸、 滾動阻力和 車輛總重。這些參數(shù)可用于計算所需的電機功率和變速箱所需的齒輪數(shù)。滿足 16 噸貨車的這些參數(shù)需要 148kW 的連續(xù)電機功率。
在定義主要的電子驅動系統(tǒng)規(guī)格時，唯一需要的參數(shù)是電機功率和變速器中的齒輪數(shù)。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(shù)可以通過多種方式影響電動車橋規(guī)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(jù)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(guī)格對比和AVL選擇的最終解決方案。
展開 新能源車電驅技術爆發(fā)！鎂合金電驅橋領銜！
7 月新能源車電驅領域技術成果密集落地：聯(lián)合電子推全球首款量產(chǎn)鎂合金電驅橋，減重 8kg 助續(xù)航升 4%；YASA 13kg 電機功率達 550kW 創(chuàng)紀錄，韓國團隊研發(fā)無銅電機，日產(chǎn)發(fā)布第三代 e-POWER 系統(tǒng)。同時，碳化硅電控項目啟動，多款電機專利獲批，上海機電、三菱電機也分別布局人形機器人關節(jié)技術，行業(yè)輕量化、高功率化趨勢顯著。
1.鎂合金電驅橋量產(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動橋，以鎂代鋁實現(xiàn) 輕量化突破。一體鑄造殼體（電機、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 4.4kW/kg，峰值功率超 250kW。 針對鎂合金剛度低、易腐蝕、高溫蠕變三大難題，聯(lián)合電子通過結構優(yōu)化、 獨立水道隔離及特殊材料工藝完成技術攻關，NVH與耐蝕性能均達鋁合金水 準。裝車實測顯示，整車百公里電耗降低 4.2% ，500km續(xù)航車型可額外增加 21km ，同時減少維護成本。該產(chǎn)品兼容平行軸或行星排減速方案，適配小型 至中大型新能源車型，預計 2025 年四季度起批量供貨。此前，上汽智己、 匯川聯(lián)合動力、星驅科技已相繼實現(xiàn)鎂合金電驅殼體量產(chǎn)，單車用鎂量由 15 kg向 45kg躍升，標志著新能源車輕量化進入“鎂時代 ”。
2. 匯川聯(lián)合動力發(fā)布新一代商用車油冷電機
7 月 17 日，匯川聯(lián)合動力推出專為輕卡、重卡設計的油冷電機系統(tǒng)。通 過電機、油泵、油冷器一體化設計，油液直接噴淋定轉子并主動潤滑軸承， 凝露風險大幅降低，設計壽命首次突破百萬公里，持續(xù)輸出功率較水冷方案 提升 30% ，峰值轉速可達 25000 rpm 。同時絕緣系統(tǒng)全面升級，滿足 1000V 高壓平臺。
展開 新能源商用車集成電驅橋 ￥200
01
弗迪動力
新能源商用車集成電驅橋解決方案
02
特百佳
純電重卡專用變速器結構和控制技術之探討
電驅橋(E-axle)時代的到來
作為推進電動汽車的高效動力源，卡車電動車橋的設計必須提供扭矩和動力，還要平衡性能、耐用性和可靠性以及每次充電的最長上路時間。根據(jù) Dana 全球產(chǎn)品規(guī)劃總監(jiān) Steve Slesinski 的說法。
“電驅橋在整體簡單性和功率密度水平、更小的外形尺寸和重量、更低的噪音排放和更高的系統(tǒng)效率方面不斷進步，”Slesinski 說。“提高電池放置和卡車車身定位的設計靈活性以及可靠的性能和穩(wěn)健性也仍然是他們發(fā)展的重點。”
艾里遜變速箱公司電氣化首席商務官 Alex Schey 指出，電動車橋的發(fā)展有助于推動性能更高、效率更高的電動汽車進入市場。“改進的集成方式和更輕的重量相結合，還支持需要在不影響貨物空間或負載能力的情況下使用大型電池組的 OEM，”他說。“較新的電動車橋可以利用完全集成的電動機，提高性能、效率和冷卻，同時減少對包裝靈活性的影響。”
Meritor 先進技術總監(jiān) Pedro Garcia 表示，E-axle的進步現(xiàn)在非常迅速。 “電動車橋的功率范圍、靈活性和模塊化意義重大，”他說。 “使用多種設計方案，包括不同的電機功率和傳動選擇以及可用的齒輪組合，可以配置電動車橋以滿足并超過幾乎任何 5 到 8 級車輛應用的性能目標。”
電動車橋制造商還關注其最新技術的維護需求。 Allison 的 Schey 指出，大多數(shù) EV 系統(tǒng)的初級培訓都是相似的，并補充說最重要的主題是高壓安全。 “大多數(shù)重型電動汽車的標稱電壓為 650V，峰值高達 800V，因此必須采取某些預防措施來安全地維修車輛，”他解釋道。 “然而，技術人員會熟悉大部分電動車軸，剎車、懸架和輪端都與傳統(tǒng)車軸相同。”
展開 
電驅橋丨從超高速純電動汽車到48伏高功率電驅橋
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電驅橋丨從超高速純電動汽車到48伏高功率電驅橋
電驅橋丨從超高速純電動汽車到48伏高功率電驅橋
快訊丨DANA最新電驅橋概述
電動車橋的額定輸出扭矩范圍為 52,000 牛米至 69,000 牛米，并支持單電動車橋配置的 21,000 至 30,000 磅的總軸重額定值，以及串聯(lián)電動車軸推進的 40,000 至 52,000 磅的額定總車橋重量。
“這些新的電子車橋基于我們最受歡迎、經(jīng)過現(xiàn)場驗證的技術，”Laskey 補充道。“它們目前正在全球范圍內進行電池電動和燃料電池應用的測試，隨著商用車領域繼續(xù)向完全電氣化平臺發(fā)展，它們已準備好全面采用。”
Dana 表示，它已收到全球 OEM 客戶的承諾，并將于 2023 年底開始交付。
快訊丨DANA最新電驅橋概述
電動車橋的額定輸出扭矩范圍為 52,000 牛米至 69,000 牛米，并支持單電動車橋配置的 21,000 至 30,000 磅的總軸重額定值，以及串聯(lián)電動車軸推進的 40,000 至 52,000 磅的額定總車橋重量。
“這些新的電子車橋基于我們最受歡迎、經(jīng)過現(xiàn)場驗證的技術，”Laskey 補充道。“它們目前正在全球范圍內進行電池電動和燃料電池應用的測試，隨著商用車領域繼續(xù)向完全電氣化平臺發(fā)展，它們已準備好全面采用。”
Dana 表示，它已收到全球 OEM 客戶的承諾，并將于 2023 年底開始交付。
