電驅(qū)動(dòng)橋開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)流程的研究

梁作華　韓寧　張桂華　劉曉軍　楊曉華

摘 要：電驅(qū)動(dòng)后橋作為集成化的設(shè)計(jì)可以減少整車(chē)空間體積的占用，為整車(chē)電池、電機(jī)控制器等零部件的布置提供更多的空間，在純電動(dòng)商務(wù)車(chē)中有著很大的優(yōu)勢(shì)，文章闡述了一種電驅(qū)動(dòng)后橋開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)流程的研究方法，為電驅(qū)動(dòng)后橋的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)提供更多的研究方法。關(guān)鍵詞：電驅(qū)動(dòng)后橋;開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì);流程中圖分類(lèi)號(hào)：U462.1? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）02-97-03

Abstract： As an integrated design， the electric drive rear axle can reduce the space volume of the whole vehicle， provide more space for the layout of the battery， motor controller and other parts of the whole vehicle， and has great advantages in the pure electric commercial vehicle. This paper describes a research method of the development and design flow of the electric drive rear axle， which provides more research methods for the developmental design of the electric drive rear axle.Keywords： Electric Rear Axle; Developmental Design; ProcessCLC NO.： U462.1? Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）02-97-03

前言

純電動(dòng)商務(wù)汽車(chē)（例如純電動(dòng)物流車(chē)，小型電動(dòng)載貨汽車(chē)）具有噪音小，節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在市場(chǎng)進(jìn)行了大力推廣，但同樣存在續(xù)航較短的缺點(diǎn)，為增加續(xù)航里程，需要在車(chē)輛上安裝更多電池。傳統(tǒng)的電機(jī)布置結(jié)構(gòu)需占用較多空間，而電驅(qū)動(dòng)后橋作為集成化的設(shè)計(jì)，占用空間較小，可以為電池的安裝提供更多的空間。

1 傳統(tǒng)電機(jī)布置結(jié)構(gòu)與電驅(qū)動(dòng)后橋結(jié)構(gòu)對(duì)比

傳統(tǒng)純電動(dòng)商務(wù)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)布置結(jié)構(gòu)是將發(fā)動(dòng)機(jī)加變速器替換為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并布置在原安裝位置，其他結(jié)構(gòu)與燃油車(chē)沒(méi)有較大變化。電驅(qū)動(dòng)后橋是直接將電機(jī)集成在后橋中，中間省去了傳動(dòng)軸的環(huán)節(jié)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）無(wú)傳動(dòng)軸工作時(shí)產(chǎn)生的噪音，工作噪音小。

（2）無(wú)傳動(dòng)軸傳遞過(guò)程中的效率損失，工作效率高。

（3）高集成化的電驅(qū)動(dòng)橋會(huì)極大的節(jié)省整車(chē)布置空間。

2 關(guān)鍵技術(shù)

電驅(qū)動(dòng)后橋在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)有三個(gè)方面：

（1）電驅(qū)動(dòng)后橋的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及匹配計(jì)算;

（2）電驅(qū)動(dòng)后橋的NVH研究;

（3）整車(chē)匹配測(cè)試。

2.1 電驅(qū)動(dòng)后橋的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)匹配計(jì)算

對(duì)電驅(qū)動(dòng)后橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先需要考慮純電動(dòng)商務(wù)車(chē)的的運(yùn)行參數(shù)，車(chē)輛長(zhǎng)寬高、整備質(zhì)量、滿載質(zhì)量、運(yùn)行路況、車(chē)輛整體結(jié)構(gòu)、最高車(chē)速、加速性能等要求，還需要著重考慮鋰電池、電機(jī)控制器等關(guān)鍵零部件的布置位置。

依據(jù)車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)完成電機(jī)的選擇以及主減速器的設(shè)計(jì)。電機(jī)選型過(guò)程中主要考慮的參數(shù)有：外形參數(shù)、電功率密度、額定扭矩、峰值扭矩、峰值扭矩持續(xù)時(shí)間、額定轉(zhuǎn)速、峰值轉(zhuǎn)速、峰值傳輸持續(xù)時(shí)間、防護(hù)等級(jí)等參數(shù)。主減速器在設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮主減速比的選擇。電機(jī)參數(shù)與主減速比要進(jìn)行綜合匹配，以達(dá)到較高的電功率密度、較小的體積，滿足整車(chē)驅(qū)動(dòng)要求。

2.2 電驅(qū)動(dòng)橋的NVH研究

電驅(qū)動(dòng)橋的NVH主要有兩個(gè)方面（電機(jī)噪聲）和后橋主減速器噪聲研究。電機(jī)噪聲主要研究?jī)?nèi)容包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)在臺(tái)架測(cè)試無(wú)負(fù)載及加載負(fù)載時(shí)噪聲及振動(dòng)水平（該項(xiàng)也為電機(jī)選型時(shí)的主要參考參數(shù)之一）。

驅(qū)動(dòng)后橋噪聲產(chǎn)生的原因主要是由后橋主減速器內(nèi)的齒輪副在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的各種振動(dòng)和沖擊，齒輪副產(chǎn)生的振動(dòng)也是軸承噪聲和橋殼結(jié)構(gòu)噪聲在內(nèi)的幾乎所有的噪聲的力量源。因此電驅(qū)動(dòng)后橋內(nèi)的齒輪系統(tǒng)的研究是降低噪聲和振動(dòng)的重要項(xiàng)目之一。具體研究?jī)?nèi)容有齒輪的加工精度 裝配精度 加工方法 齒輪粗糙度等方面。

2.3 整車(chē)道路測(cè)試及調(diào)試實(shí)驗(yàn)

整車(chē)道路測(cè)試實(shí)驗(yàn)涉及的內(nèi)容主要包括：動(dòng)力性能測(cè)試，續(xù)駛里程測(cè)試，可靠性測(cè)試三個(gè)方面。

2.3.1 動(dòng)力性測(cè)試

動(dòng)力測(cè)試研究?jī)?nèi)容有兩個(gè)方面：一是驗(yàn)證電驅(qū)動(dòng)橋的整體設(shè)計(jì)是否能夠滿足車(chē)輛行駛的加速性能，并且在100%油門(mén)開(kāi)度的情況下，電機(jī)扭矩由0急劇增加至最大扭矩是否會(huì)引起整車(chē)共振并導(dǎo)致車(chē)輛噪聲急劇增加。二是能否滿足爬坡性能和加速性能，測(cè)試電驅(qū)動(dòng)后橋是否可以滿足實(shí)際爬坡要求。

2.3.2 可靠性測(cè)試

可靠性測(cè)試用于測(cè)試整套電驅(qū)動(dòng)橋的在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行故障發(fā)生的類(lèi)型與頻次，并對(duì)發(fā)生的故障類(lèi)型對(duì)整套系統(tǒng)的控制程序進(jìn)行修改，以滿足車(chē)輛要求。

在整個(gè)可靠性測(cè)試過(guò)程中，不允許一直高速運(yùn)行，模擬國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行工況可以發(fā)現(xiàn)更多的故障隱患。在整個(gè)可靠性測(cè)試過(guò)程中，不斷的對(duì)控制程序進(jìn)行微調(diào)，以使車(chē)輛動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性達(dá)到一個(gè)比較理性的狀態(tài)。

2.3.3 續(xù)駛里程測(cè)試

在標(biāo)準(zhǔn)城市工況下進(jìn)行測(cè)試，主要包含兩個(gè)個(gè)方面：一是實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中電機(jī)是否有較多的時(shí)間在高效區(qū)運(yùn)行。二是在整車(chē)制動(dòng)過(guò)程中的制動(dòng)扭矩是否在合適的范圍，制動(dòng)扭矩過(guò)大（回收電流大）但會(huì)導(dǎo)致車(chē)輛剎車(chē)加劇，車(chē)輛運(yùn)行不平穩(wěn)且存在一定的危險(xiǎn)性，制動(dòng)扭矩較小會(huì)導(dǎo)致車(chē)輛能量回收少，整車(chē)?yán)m(xù)駛里程減少。

3 整體研究流程（見(jiàn)圖3）

4 總結(jié)

本方案僅是提出電驅(qū)動(dòng)后橋的一種整體開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)流程方法，在具體實(shí)施過(guò)程中，每一個(gè)方面還需要做細(xì)致的研究并做好詳細(xì)的記錄作為整個(gè)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)流程追溯的重要文件。通過(guò)對(duì)電驅(qū)動(dòng)后橋的反復(fù)調(diào)試可以使電驅(qū)動(dòng)橋具有更好的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性，在市場(chǎng)上得到更廣的推廣和應(yīng)用。

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