中重型电驱桥构型和技术发展趋势

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目    录

一 电驱桥构型分析

二 电驱桥技术发展趋势

2.1 微型车

2.2 轻型车

2.3 客车

2.4 中重型车

2.5 特种车

2.6 不同构型电驱动总成的比较

三 开发建议

3.1 纯电重卡OEM的诉求和痛点

3.2 如何从零起步进入电驱桥行业?

3.3 双电机两挡电驱桥:优化和创新方向

3.4 双电机两挡电驱桥的初步设计与规划

一、电驱桥构型分析

1.1 电驱桥构型概述

1.1.1 基本概念

▲Bosch 三合一

电驱动总成 Electric drive system(EDS)

乘用车电驱动总成在集成方面的发展趋势是二合一/三合一乃至七合一、八合一

▲AVL三合一电驱桥

电驱桥 electric axle(e-axle)

商用车电驱桥的构型趋势是电机+变速箱的二合一,AVL这种集成控制器的三合一电驱桥只是概念,不适宜产业化的原因:

增加了簧下重量,影响整车乘坐舒适性和行驶平顺性;

控制器集成到车桥上,簧下的震动和恶劣工况容易对内部电子器件造成早期失效。

缩写:

电机 electric motor (EM)

减速器 Transmission (TM)

▲间驱

▲一体化电驱桥

▲非一体化电驱桥(独立悬挂)

▲双电机直驱

▲双电机间驱

▲轮边驱动

▲轮毂驱动

▲不同构型电驱桥的比较,表格原作者:白学森

1.2 平行轴电驱桥

1.2.1 单电机单挡平行轴电驱桥

构型适用范围:0.5~4.5吨电驱桥

技术要点:三轴两级减速、速比7-12、整体或分体减速器壳

单电机单挡电驱桥承载能力无法超过5吨的原因:电机无法同时兼顾起步的大扭矩和最高车速时的电机最大转速,即使在理论参数上能够同时满足的话,在成本和重量上也得不偿失。

1.2.2 单电机2挡平行轴电驱桥

构型适用范围:6~13吨电驱桥

技术要点:平行轴减速、速比9-50、AMT变速箱

1.2.3 单电机4挡平行轴电驱桥

构型适用范围:13~16吨电驱桥

技术要点:平行轴减速/速比14-111/AMT变速箱

1.2.4 双电机单挡平行轴电驱桥

构型适用范围:13~16吨电驱桥

技术要点:平行轴减速/共用差速器或单驱

Wrightspeed电驱桥

构型适用范围:5~10吨电驱桥

中央电机分布式驱动,构型的经济性不好,成本较高。

1.2.5 双电机2挡平行轴电驱桥

构型适用范围:10~13吨电驱桥;

技术要点:平行轴减速、共用机械差速器;

两个电机各司其职,彻底解决了AMT换挡导致的动力中断问题,是目前最完美的电驱桥构型。

1.3 同轴电驱桥

1.3.1 同轴电驱桥

构型适用范围:1.5~4.5吨电驱桥

技术要点:行星排、速比4-15、三段式桥壳

双联NGW或者NW行星排减速

三段式桥壳导致承载能力无法提高,极限在6T左右

▲NW型行星排减速机构(塔轮),优点是速比可以超过10,难点是阶梯行星轮的制造问题

▲NW型行星排(塔轮)

构型适用范围:1.5~4.5吨电驱桥

技术要点:平行轴减速器、速比7-12、三段式桥壳

关键词:电机同轴、减速器不同轴

1.4 轮边电驱桥

▲ZF AVE130,平行轴减速箱+同轴轮边减速器进行减速,速比范围20~40

▲ZF AVE130实拍

▲第一代轮边电驱桥,电机纵置、垂直轴传动,已淘汰

1.5 轮毂电机

1.5.1 外转子

▲e-traction轮毂电机

▲外转子轮毂电机结构图

1.5.2 内转子

在电机输出轴连接行星排减速器即构成内转子轮毂电机。

▲内转子轮毂电机结构图

内转子轮毂电机由于存在行星排的减速增扭作用,电机转速提高而扭矩降低,有利于电机小型化、轻量化、低成本化。

内转子和外转子的结构对比:

轮毂电机优缺点

1.6 分布式电驱动

1.7 中央电机+传统桥

目前最成熟的商用车电驱动系统构型。

成本低、可靠性高、簧下重量轻(相比电驱桥)。

目前国内做此构型产品的有:特百佳、绿控、越博、精进、法士特、中德等。

目前360kW电机+4AMT变速箱+控制器的价格已经不超过5万元。

▲中央电机直驱

二、中重型电驱桥技术发展趋势

纯电整车架构

2.1 微型车

2.1.1 低端:整体式平行轴电驱桥

优点是构型简单、成熟、成本低

▲平行轴电驱桥

▲五菱miniEV

2.1.2 高端:断开式平行轴电驱动总成

除了贵,剩下都是优点

搭载独立悬挂电驱动总成,提高乘坐舒适性和行驶平顺性

2.2 轻型车

2.2.1 轻卡:平行轴电驱桥

强调承载能力和经济性

目前仍未见大批量装车应用的案例

电机偏置导致的偏载、偏振问题是制约其产业化的问题之一

同轴电驱桥在货车上没有什么应用前景,主要是结构承载制约和成本问题。

2.2.2 皮卡:偏置同轴电驱桥

减轻电机偏置导致的偏载和偏振

优化NVH,兼顾经济性

载荷:2.5T

▲长城电装炮纯电皮卡

▲长城精工同轴电驱桥桥壳结构强度仿真

▲AAM偏置同轴电驱桥

▲长城电装炮纯电皮卡底盘

▲长城偏置同轴电桥(中段)实拍

▲长城偏置同轴电桥(中段)实拍

2.3 客车

轮边电机桥

降低地板高度、提高乘坐舒适性

▲比亚迪纯电大巴

▲轮边电机桥

直驱构型在纯电客车上仍然有相当份额。

哪怕电机后面只增加一个固定速比减速器,也是增加了一个潜伏的故障/问题点,带来可靠性隐患。

▲纯电大巴底盘

▲纯电大巴直驱电机

2.4 中重型车

▲奔驰纯电重卡底盘,搭载电驱桥

▲奔驰纯电重卡底盘

▲奔驰纯电重卡底盘

▲ZF纯电重卡电驱桥(轮边电机)

2.4 中重型车

适用车型:4×2、6×2

▲比亚迪纯电卡车

▲比亚迪两挡电驱桥

▲比亚迪两挡电驱桥参数

▲某两挡电驱桥参数计算

▲比亚迪两挡电驱桥参数

2.4 中重型车

适用车型:6×4、8×4

▲奔驰纯电重卡底盘

▲奔驰双电机两挡电驱桥

▲奔驰双电机两挡电驱桥

双电机两挡电驱桥优势:

无换挡冲击;

无动力中断;

更高的车速;

更大的起步扭矩/爬坡度;

更宽的电机高效区;

优秀的动力经济性。

▲双电机两挡电驱桥传动简图

▲某两挡电驱桥换挡机构,有助于直观理解换挡原理

▲奔驰双电机两挡电驱桥

2.5 特种车

纯电矿卡:中央电机+传统桥

▲某纯电矿卡

▲特百佳纯电重卡动力总成

▲法士特纯电六挡变速箱

2.5 特种车

多轴轮式车辆:轮毂电机。

优势:简化传动系统,扭矩矢量控制、原地转向、提高离地间隙、底盘平整便于布置装甲、更加适合无人化智能车辆等。

THE END
0.新能源平行轴电驱桥谁在做?汽车技术越博动力的双电机电控布置方案使得驱动桥的质心偏振现象大为缓解,四挡AMT(EMT)自动变速系统极大拓宽了系统的高效区范围,双电机的布置提高系统动力输出的可靠性,并实现了模块化设计理念。该电驱桥适配8-12m公交或16-21t物流车平台,提供持续70Kw功率和180Nm扭矩。 jvzquC41o0gvvx2vguzjpp3pgv5og€x1ujux/:74;4;/j}rn
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