新能源汽车电桥壳体的分类和优缺点分析

　　这篇能源类职称论文新能源汽车电桥壳体的分类和优缺点分析，随着全球石油资源紧张，以及目前日益突出的环境污染问题及其日趋严苛的国家的法律法规，新能源汽车(HEV、PHEV、EV)顺势而生且是未来的主要发展趋势，目前纯电动汽车和混合动力汽车已经得到了充分的发展和应用。

　　[关键词]能源类职称论文,新能源,NVH,壳体结构

　　1. 背景

　　新能源汽车发展中的最大瓶颈为续航里程，除此之外针对新能源汽车更加强调舒适性、动力性、经济性，对此各大OEM在后期的电桥开发中针对动力性分析及NVH的分析评价越来越严苛。而在电桥设计中影响经济性及舒适性的因素占比中，电桥壳体结构设计也是重要因素之一。

　　2. 电桥壳体的分类

　　当下新能源汽车电桥主要由驱动电机、减速器、控制器、线束等组成，而驱动电机与减速器往往不在同一个公司进行设计开发。例如一个OEM从A公司采购驱动电机，从B公司采购减速器，从C公司采购控制模块。从而导致电桥中各大部件的连接变得冗余，采用了大量的螺栓进行连接，同时由于都是分散的各个公司进行独立设计从而各个零件之间没有很好的进行衔接，造成零件设计开发、零件质量管理、成本、重量大幅度上升，导致最终的电桥方案相较而言不是最優化。根据电桥壳体的发展我们可以将电桥壳体大致分为三代。如下图所示，第一代为当下主流的分体式壳体，分体式壳体主要为电机与减速器、控制器均为单独的壳体结构，中间通过螺栓进行连接。

　　由于现在新能源汽车正处于发展初期，所以很多OEM现在并没有完全的自主开发能力，只能依赖于各大零部件供应商成熟产品，这样能够更好的解决开发周期问题;第二代为一体式壳体，主要是驱动电机壳体与减速器壳体集成化，这样减少了驱动电机与减速器之间的连接，还能使电桥轴向长度进行缩短，有利于轻量化及小型化，同时也为整车动力性提升换代，电机的提扭预留了一定的空间;第三代为高度集成式壳体，主要为驱动电机、减速器、控制器壳体进行高度集成，形成一个高度集成的电桥壳体，这样驱动电机的定转子、减速器、控制器就能尽可能的装入一个壳体内，在加上电器后端盖、减速器后端盖则形成了电桥的外包络，其中减少了大量的连接件。

　　3. 各阶段电桥壳体的优缺点

　　第一代电桥基本采用分体式壳体，分体式壳体优点是可以在不同的公司进行分总成的组装检测，最后再由OEM进行电桥总成的组装及测试，这样针对没有自主设计驱动电桥的OEM这样能够快速的开发电桥，快速投放新能源汽车抢占新能源市场，同时分体式壳体铸造难度较低，加工复杂性较小也是现在主流的因素之一;但由于在不同公司进行分总成的设计在连接匹配时存在一定的难度，螺栓数量大大增加，同时驱动电机的密封与减速器的密封不能很好的集成，驱动电机与减速器之间的连接由于还需要兼顾控制器的放置故而导致驱动电机与减速器之间的连接螺栓出现大跨距，最终导致电桥整体HVH性能下降。同时由于驱动电机与减速器壳体未能集成，造成电桥轴向尺寸增加，不利于整车的匹配及小型化。

　　第二代电桥采用一体式壳体，一体式壳体主要的优点是解决了驱动电机与减速器之间连接螺栓的大跨距问题，从而解决了电桥在连接处的NVH问题，同时去掉了两者之间的连接螺栓，减少了电机侧的油封，直接采用减速器侧的油封对其进行密封，与此同时还将减速器侧壳体进行共用，从而使得驱动电机可以向减速器侧移动一定距离，缩短了电桥的轴向尺寸，为整车动力性提升、驱动电机的增扭预留了足够的空间。但一体式壳体的铸造性相对分体式壳体变得复杂，模具上会大量使用滑块、抽芯结构，使得模具结构变得复杂化，模具设计变得更复杂;同时对其加工设备的精度要求也变高，加工工艺的编排也变得复杂。一体壳体制作还得需要运用摩擦焊接技术、热装技术，所以针对一体壳的开发会变得复杂化。

　　第三代电桥采用高度集成式壳体，高度集成式壳体的优点为解决了驱动电机与减速器、控制器之间的连接问题，使得整个电桥的NVH性能得到很大提升，同时减少了驱动电机与减速器、控制器之间的连接件。但由于高度集成导致壳体的铸造难度加大，在壳体模具设计时相对一体壳而言还需要增加更多的滑块、抽芯结构，为了保证铸件的铸造质量，避免铸件内部缺陷，在模具设计时模流分析变得更加复杂，同时对壳体加工设备的精度也有很高的要求，加工工艺性也会变得更加复杂化。

　　4. 电桥壳体未来发展趋势

　　制约一体式壳体及高度集成式壳体设计开发的主要因素为分散性设计开发及铸造、加工能力的不足。但为了提升电桥的整体品质，提升整车综合性能满足日趋激励的市场竞争，未来必然会形成由一个公司承接OEM的电桥进行整体开发或由各大主机厂进行统筹整体开发。具备以上条件后还需要铸造行业，机加行业的技术作为支持，尤其以铸造技术为主导。当下国内的铸造公司大部分还不能掌握该技术，重点是在于模具结构设计、内外壳体热装及摩擦焊接技术。所以要实现产品的升级需要铸造、加工行业的技术发展，这样就能在很大程度上使得分体式壳体逐渐过渡到一体式壳体，再通过铸造行业中各铸造技术的运用，高度集成式壳体的铸造将成为现实，同时伴随着现在五轴加工中心的普遍使用，高度集成壳体的时代即将到来。

　　结语

　　面对当下日趋激烈的新能源市场竞争，对于不同的OEM而言可能会根据当下自身的综合能力集合QCT综合评估选择自己的电桥布局，但在今后的发展过程中可以实施三步走战略，在自身储备还不完善的情况下，利用各大零部件供应商现有成熟产品，第一步先开发分体式壳体，在自身能力提升后第二步在产品更新换代时可逐渐从第一代的分体式壳体替换成第二代的一体式壳体，第三步再从第二代的一体式壳体过渡到第三代的高度集成式壳体。

　　参考文献：

　　[1]《汽车工程手册》新能源汽车设计篇. 北京：理工大学出版社

　　推荐阅读：《能源工程》(双月刊)创刊于1981年，由浙江省科学技术厅主管，浙江省能源研究所及浙江省能源研究会主办。

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