重卡电驱桥关键技术和发展趋势及DeepWay电驱桥解读

NO.015 1重卡电驱桥开发关键节点和流程 1）需求管理及分解 搜集整车需求 分解到电驱桥子系统及零部件级别 2）系统设计及优化 多参数优化（电驱及传动） 工况效率最大化以满足性能需求 机械设计及零部件集成 包括传感器执行器在内的供应商选择 E/E架构、CAN通讯、线束设计3）软件开发及标定 软件开发及标定 4）数字孪生及仿真 基于预设计及整合台架/整车数据的数字孪生开发 用于性能、耐久及维护保养预测的整车工况仿真 5）集成测试及验证 系统及零部件级别的功能/耐久验证（机械/电子） 台架性能及效率测试（包括电驱桥法规认证及整车验证支持） 整车集成工作，支持整车启动运行及调试 支持整车验证工作（功能/耐久） ▲菲亚特FPT 2重卡电驱桥的高速化发展趋势 目前电驱桥转速普遍在8000~12000rpm，少数在研产品达到14000-16000rpm，在体积更小、功率更高追求驱动下，高转速是电机发展的趋势，但同时高速电机在转子系统动力学、电磁设计、结构设计、热管理设计以及电机控制等方面存在许多常规电机所不具备的设计难点和技术挑战，具体总结为： 1）NVH问题：转子动力学产生的振动噪音问题、高频电磁力产生的啸叫问题 2）轴承问题：选型/寿命和噪音问题、电腐蚀问题 3）散热问题：定子散热（铁芯+绕组）、轴承散热、转子散热（铁芯+磁钢） 4）低损高效问题：高频带来的铁耗、AC（交流）损耗、高效率覆盖不全常用工况 5）转子结构及强度问题：磁极结构、转子强度设计、临界转速共振等 ▲目前市场代表性重卡电驱桥的电机配置 来源：厦门金龙白学森《重卡电驱桥高速化发展趋势、挑战及解决方案》 3重卡电驱桥的多挡化发展趋势 电驱桥匹配多挡变速器，可降低对驱动电机的性能需求、提升电驱动总成的综合性能：1）低挡位大传动比可以减小电机最大扭矩及峰值功率，降低电机性能需求2）低挡位大传动比可以提升加速、爬坡性能，提升整车的动力性 3）通过对速比以及换挡规律的优化，可以改善电机运行的效率，提升整车的经济性4）多挡变速器通过降低电机性能需求及电池容量，降低系统成本 ▲中重卡电驱桥构型 来源：绿传科技吴潇《新能源商用车多挡电驱动》 ▲典型的单电机三挡构型，两级平行轴+一级行星排减速 初步计算： 一挡速比3.5×3.8×3.8=50.54二挡速比3.5×1.8×3.8=23.94三挡速比3.5×1.8×1=6.3 电机峰值扭矩：40000/50.54=791Nm电机峰值转速：600×6.3=3780rpm 4DeepWay电驱桥 DeepWay推出了单电机四挡和双电机分布式两挡电驱桥产品。 DeepWay自研的单电机电驱桥集成高压碳化硅电控+扁线电机技术， 集成机械取力器，实现四挡变速。 DeepWay星途搭载的深向自研的四档电驱桥，该桥集成电机、四 档AMT变速箱、取力器、碳化硅电控和换挡控制器于一体。 实测显示，在四级公路9%坡度的路况中，时速稳定保持在50公里， 全程不发热、不降速，动力性能突出。 两个行星排既是减速机构，也是换挡元件。 1挡：平行轴→行星排→平行轴→行星排 2挡：平行轴→平行轴→行星排 3挡：平行轴→行星排→平行轴 4挡：平行轴→平行轴 按平行轴速比2.8、行星排速比2.5/3.9： 1挡：2.8×2.5×2.8×3.9=76.4 2挡：2.8×1×2.8×3.9=30.6 3挡：2.8×2.5×2.8×1=19.6 4挡：2.8×1×2.8×1=7.8 行星齿轮参数初步校核： 行星排1速比2.5，齿圈齿数105，太阳轮70，模数2.5，太阳轮直径175mm，齿圈直径262mm，行星轮直径44mm，齿数17 行星排2速比3.9，内齿圈齿数58，太阳轮20，模数6，太阳轮直径120mm，齿圈直径348mm，行星轮直径114mm，齿数19 如果挂3挡想跑到最高车速，电机峰值转速：19.6×500=9800rpm按照轮端最大输出4万Nm，电机峰值扭矩：40000/76.4=523Nm挂3挡跑最高车速时的电驱桥最大输出扭矩：523×19.6=10250Nm以上纯属猜测，如有雷同，纯属巧合。 单电机四挡电驱桥物料成本核算： 电机6000 行星排1500×2 平行轴500×2 换挡500×2 差速器1000 油泵和热交换器500 壳体2000 桥管1000×2 制动器1500×2 轮毂单元1500×2 半轴200×2 轴承油封1500 逆变器4000总计：28400元 DeepWay自研的双电机分布式两挡电驱桥，实现驱动备份冗余的 同时，可精准控制每个轮子的转速和驱动扭力。 传统重卡在长上坡的时候如果换挡会有1到2秒的动力中断，稍有不慎就会出现溜坡，电驱桥可实现双电机分布交替换档，当一个电机换挡的同时，另一个电机可以短时承担全部的动力，实现换档动力不中断，不会出现溜坡 5戴姆勒电动重卡车桥Re440EVO ▲戴姆勒电动重卡车桥Re440EVO高精度多体动力学（MBS）模型 ▲戴姆勒电动重卡驱动桥Re440EVO