集成式电驱桥设计概述
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更新时间: 2023/03/03

一、电驱桥的概述及定义


1、电驱桥的概述


随着各国对环保及节能减排的要求，国家对能源结构的战略调整，世界能源消费结构趋向清洁、低碳和多元化，推动了汽车行业电动化趋势。另外，越来越多国家从国家层面规划禁售燃油车，鼓励新能源汽车发展，加速了电驱桥等行业发展。


2、电驱桥的定义


电驱桥属于驱动桥的一种，只是动力装置由原内燃机驱动调整为电机驱动，同时大部分电驱桥将电机集成至车桥上以实现集成化、高效率等功能。


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二、电驱桥的分类


 电驱桥根据结构不同，目前主要有商用车应用为主的整体式电驱桥和乘用车应用为主的电驱动系统，通称为集成式电驱桥，以及轮毂电机分布式驱动系统两大类。


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三、集成式电驱桥的设计


1、电驱桥的设计流程


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2、需求输入

   

   在一个电驱桥项目开始之前，一般由市场调研或者客户直接给定需求，输入研发部门包含产品性能、质量等要求，尺寸边界以及时间节点等内容。


3、策划阶段


       研发部门将设计条件输入转化为可以量化操作的数据，并做可行性研究，随后提供初版方案评审。

       项目组针对项目进行时间节点规划，以保障按时完成。


4、详细设计

    

   方案评审通过后，将电驱桥总成拆解为三大部件系统：减速器总成、桥壳组件及制动系统。根据总成性能制定各部件具体性能参数展开详细结构设计。


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4.1、减速器总成


      

 纯电动车因为续航的短板，且其非常高的输入转速，所以对电驱桥减速器提出高效率、高扭矩密度、高可靠性及NVH、结构简单等要求。


4.1.1、齿轮副设计


  

     宏观参数：一般采用小模数，小压力角，大螺旋角，高重合度的细高齿设计，能够极大的提高传动平稳性，降低齿轮啮合误差及啮合激励，提高齿轮NVH性能；

     微观参数：一般根据常用工况进行齿轮齿形及齿向上的修形，降低啮合误差，目前主要根据各家经验进行印痕验证。


4.1.2、轴承设计



 满足寿命的情况下需提高输入转速、降低系统摩擦转矩，一般优先考虑采用球轴承。


4.1.3、减速器箱体设计


      性能方面需在满足刚度及强度的情况下达到轻量化，并进行壳体模态分析。结构方面需考虑空间尺寸以及可装配性，提高装配效率、精度。


4.1.4、油封


      

高输入转速引起油封唇口的高线速度，所以需提高轴表面粗糙度，满足刚度的情况下减小轴径，降低油封唇口摩擦，提高寿命。


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4.1.5、差速器总成



   满足扭矩要求的情况下，采用较小的止推间隙减小传动间隙，提升NVH性能。


4.1.6、润滑


     

 目前大部分电驱系统减速器采用飞溅润滑方式；采用低粘度润滑油、干式油底壳、强制润滑等设计，以降低搅油功率损失。


4.2、桥壳组件


    

   桥壳组件主要起承载、转递力及力矩，为关重件，安全系数储备较高，目前多数集成式电驱桥采用原燃油车车桥结构，应用成熟。


4.2.1、桥壳设计



 桥壳主要起承载及支撑作用，为空心梁结构。设计时需根据不同车型及路况考虑冲击系数，校核其弯曲强度、刚度及疲劳并进行试验。

目前冲焊桥壳因其很高的材料利用率及轻量化应用广泛。


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4.2.2、半轴设计


 分全浮式半轴、半浮式半轴以及3/4式（应用较少），两种结构传递的力及力矩不同：全浮式半轴只需要校核其扭转强度及疲劳；半浮式需在其基础上增加弯矩校核。


4.2.3、轮边设计


       

分全浮式车桥和半浮式车桥：全浮式车桥需根据载荷校核其轮毂轴承寿命，同时设计轮毂；半浮式需校核半轴轴承寿命。


4.3、制动系统

     

 根据整车要求匹配制动器类型及制动力矩，满足整车制动要求。


5、工程验证及试验      


 详细设计完成后进行第一轮样件试制并进行DV试验，验证设计方案可行性并根据试制及试验结果进行方案调整优化。


6、生产验证及SOP

     

 根据第一轮试验结果优化完成后进行第二轮小批量试制并进行PV试验，验证生产可行性并完成批量前生产准备。


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