新能源汽車電橋殼體的分類和優(yōu)缺點(diǎn)分析

　　這篇能源類職稱論文新能源汽車電橋殼體的分類和優(yōu)缺點(diǎn)分析，隨著全球石油資源緊張，以及目前日益突出的環(huán)境污染問題及其日趨嚴(yán)苛的國家的法律法規(guī)，新能源汽車(HEV、PHEV、EV)順勢(shì)而生且是未來的主要發(fā)展趨勢(shì)，目前純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車已經(jīng)得到了充分的發(fā)展和應(yīng)用。

　　[關(guān)鍵詞]能源類職稱論文,新能源,NVH,殼體結(jié)構(gòu)

　　1. 背景

　　新能源汽車發(fā)展中的最大瓶頸為續(xù)航里程，除此之外針對(duì)新能源汽車更加強(qiáng)調(diào)舒適性、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性，對(duì)此各大OEM在后期的電橋開發(fā)中針對(duì)動(dòng)力性分析及NVH的分析評(píng)價(jià)越來越嚴(yán)苛。而在電橋設(shè)計(jì)中影響經(jīng)濟(jì)性及舒適性的因素占比中，電橋殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是重要因素之一。

　　2. 電橋殼體的分類

　　當(dāng)下新能源汽車電橋主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器、控制器、線束等組成，而驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器往往不在同一個(gè)公司進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。例如一個(gè)OEM從A公司采購驅(qū)動(dòng)電機(jī)，從B公司采購減速器，從C公司采購控制模塊。從而導(dǎo)致電橋中各大部件的連接變得冗余，采用了大量的螺栓進(jìn)行連接，同時(shí)由于都是分散的各個(gè)公司進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)從而各個(gè)零件之間沒有很好的進(jìn)行銜接，造成零件設(shè)計(jì)開發(fā)、零件質(zhì)量管理、成本、重量大幅度上升，導(dǎo)致最終的電橋方案相較而言不是最優(yōu)化。根據(jù)電橋殼體的發(fā)展我們可以將電橋殼體大致分為三代。如下圖所示，第一代為當(dāng)下主流的分體式殼體，分體式殼體主要為電機(jī)與減速器、控制器均為單獨(dú)的殼體結(jié)構(gòu)，中間通過螺栓進(jìn)行連接。

　　由于現(xiàn)在新能源汽車正處于發(fā)展初期，所以很多OEM現(xiàn)在并沒有完全的自主開發(fā)能力，只能依賴于各大零部件供應(yīng)商成熟產(chǎn)品，這樣能夠更好的解決開發(fā)周期問題;第二代為一體式殼體，主要是驅(qū)動(dòng)電機(jī)殼體與減速器殼體集成化，這樣減少了驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器之間的連接，還能使電橋軸向長度進(jìn)行縮短，有利于輕量化及小型化，同時(shí)也為整車動(dòng)力性提升換代，電機(jī)的提扭預(yù)留了一定的空間;第三代為高度集成式殼體，主要為驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器、控制器殼體進(jìn)行高度集成，形成一個(gè)高度集成的電橋殼體，這樣驅(qū)動(dòng)電機(jī)的定轉(zhuǎn)子、減速器、控制器就能盡可能的裝入一個(gè)殼體內(nèi)，在加上電器后端蓋、減速器后端蓋則形成了電橋的外包絡(luò)，其中減少了大量的連接件。

　　3. 各階段電橋殼體的優(yōu)缺點(diǎn)

　　第一代電橋基本采用分體式殼體，分體式殼體優(yōu)點(diǎn)是可以在不同的公司進(jìn)行分總成的組裝檢測(cè)，最后再由OEM進(jìn)行電橋總成的組裝及測(cè)試，這樣針對(duì)沒有自主設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電橋的OEM這樣能夠快速的開發(fā)電橋，快速投放新能源汽車搶占新能源市場(chǎng)，同時(shí)分體式殼體鑄造難度較低，加工復(fù)雜性較小也是現(xiàn)在主流的因素之一;但由于在不同公司進(jìn)行分總成的設(shè)計(jì)在連接匹配時(shí)存在一定的難度，螺栓數(shù)量大大增加，同時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的密封與減速器的密封不能很好的集成，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器之間的連接由于還需要兼顧控制器的放置故而導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器之間的連接螺栓出現(xiàn)大跨距，最終導(dǎo)致電橋整體HVH性能下降。同時(shí)由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器殼體未能集成，造成電橋軸向尺寸增加，不利于整車的匹配及小型化。

　　第二代電橋采用一體式殼體，一體式殼體主要的優(yōu)點(diǎn)是解決了驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器之間連接螺栓的大跨距問題，從而解決了電橋在連接處的NVH問題，同時(shí)去掉了兩者之間的連接螺栓，減少了電機(jī)側(cè)的油封，直接采用減速器側(cè)的油封對(duì)其進(jìn)行密封，與此同時(shí)還將減速器側(cè)殼體進(jìn)行共用，從而使得驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以向減速器側(cè)移動(dòng)一定距離，縮短了電橋的軸向尺寸，為整車動(dòng)力性提升、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的增扭預(yù)留了足夠的空間。但一體式殼體的鑄造性相對(duì)分體式殼體變得復(fù)雜，模具上會(huì)大量使用滑塊、抽芯結(jié)構(gòu)，使得模具結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜化，模具設(shè)計(jì)變得更復(fù)雜;同時(shí)對(duì)其加工設(shè)備的精度要求也變高，加工工藝的編排也變得復(fù)雜。一體殼體制作還得需要運(yùn)用摩擦焊接技術(shù)、熱裝技術(shù)，所以針對(duì)一體殼的開發(fā)會(huì)變得復(fù)雜化。

　　第三代電橋采用高度集成式殼體，高度集成式殼體的優(yōu)點(diǎn)為解決了驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器、控制器之間的連接問題，使得整個(gè)電橋的NVH性能得到很大提升，同時(shí)減少了驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器、控制器之間的連接件。但由于高度集成導(dǎo)致殼體的鑄造難度加大，在殼體模具設(shè)計(jì)時(shí)相對(duì)一體殼而言還需要增加更多的滑塊、抽芯結(jié)構(gòu)，為了保證鑄件的鑄造質(zhì)量，避免鑄件內(nèi)部缺陷，在模具設(shè)計(jì)時(shí)模流分析變得更加復(fù)雜，同時(shí)對(duì)殼體加工設(shè)備的精度也有很高的要求，加工工藝性也會(huì)變得更加復(fù)雜化。

　　4. 電橋殼體未來發(fā)展趨勢(shì)

　　制約一體式殼體及高度集成式殼體設(shè)計(jì)開發(fā)的主要因素為分散性設(shè)計(jì)開發(fā)及鑄造、加工能力的不足。但為了提升電橋的整體品質(zhì)，提升整車綜合性能滿足日趨激勵(lì)的市場(chǎng)競爭，未來必然會(huì)形成由一個(gè)公司承接OEM的電橋進(jìn)行整體開發(fā)或由各大主機(jī)廠進(jìn)行統(tǒng)籌整體開發(fā)。具備以上條件后還需要鑄造行業(yè)，機(jī)加行業(yè)的技術(shù)作為支持，尤其以鑄造技術(shù)為主導(dǎo)。當(dāng)下國內(nèi)的鑄造公司大部分還不能掌握該技術(shù)，重點(diǎn)是在于模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、內(nèi)外殼體熱裝及摩擦焊接技術(shù)。所以要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的升級(jí)需要鑄造、加工行業(yè)的技術(shù)發(fā)展，這樣就能在很大程度上使得分體式殼體逐漸過渡到一體式殼體，再通過鑄造行業(yè)中各鑄造技術(shù)的運(yùn)用，高度集成式殼體的鑄造將成為現(xiàn)實(shí)，同時(shí)伴隨著現(xiàn)在五軸加工中心的普遍使用，高度集成殼體的時(shí)代即將到來。

　　結(jié)語

　　面對(duì)當(dāng)下日趨激烈的新能源市場(chǎng)競爭，對(duì)于不同的OEM而言可能會(huì)根據(jù)當(dāng)下自身的綜合能力集合QCT綜合評(píng)估選擇自己的電橋布局，但在今后的發(fā)展過程中可以實(shí)施三步走戰(zhàn)略，在自身儲(chǔ)備還不完善的情況下，利用各大零部件供應(yīng)商現(xiàn)有成熟產(chǎn)品，第一步先開發(fā)分體式殼體，在自身能力提升后第二步在產(chǎn)品更新?lián)Q代時(shí)可逐漸從第一代的分體式殼體替換成第二代的一體式殼體，第三步再從第二代的一體式殼體過渡到第三代的高度集成式殼體。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]《汽車工程手冊(cè)》新能源汽車設(shè)計(jì)篇. 北京：理工大學(xué)出版社

　　推薦閱讀：《能源工程》(雙月刊)創(chuàng)刊于1981年，由浙江省科學(xué)技術(shù)廳主管，浙江省能源研究所及浙江省能源研究會(huì)主辦。

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