NO.208技術(shù)應(yīng)用精工汽車一體偏置式同軸電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)介紹基于市場需求及政府政策的放開，競爭市場急需一款一體偏置式同軸電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。技術(shù)要求與特點(diǎn)是重量輕、持續(xù)功率/扭矩大、適配性強(qiáng)、可在主結(jié)構(gòu)不發(fā)生調(diào)整或者少量設(shè)計(jì)變更的情況下通過變更驅(qū)動(dòng)橋管，實(shí)現(xiàn)不同車型的應(yīng)用、可支持客戶快速實(shí)現(xiàn)車輛變形，如圖所示。一體偏置式同軸電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置示意圖一體偏置式同軸電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器（分體式布置）、左/右驅(qū)動(dòng)橋管、左/成，可以取代傳統(tǒng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)橋，是一種全新的新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，如圖所示。功能：承載整車的車身重量、驅(qū)動(dòng)汽車行駛、提供整車的制動(dòng)力。適用車型范圍：主要用于皮卡、城市物流車、城市環(huán)衛(wèi)車、機(jī)場及港口物流車等車型。圖圖一體偏置式同軸電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置示意圖表1 一體偏置式同軸電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)值性能重量滿足電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總成設(shè)計(jì)指標(biāo)尺寸滿足車輛X*Y*Z三方向尺寸要求效率滿足電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總成效率的分解指標(biāo)要求NVH一級(jí)減速機(jī)構(gòu)與二級(jí)減速機(jī)構(gòu)振動(dòng)值低于系統(tǒng)要求耐久可靠性垂直彎曲滿足車輛受載后驅(qū)動(dòng)橋管彎曲要求縱向疲勞滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求疲勞耐久滿足車輛耐久里程及年限要求高速耐久滿足單一高車速耐久下的里程要求成本具備市場技術(shù)競爭力優(yōu)勢一體偏置式同軸電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求：為滿足所搭載車輛的所有要求或指標(biāo)，需要有針對(duì)性的識(shí)別諸如：尺寸、功能、性能、NVH、防銹等指標(biāo)要求,表1針對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了描述，如表1所示。一體偏置式同軸電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布局的影響因素為滿足表1的要求，需要系統(tǒng)工程師基于多維度因素考慮整體的總體布局形式，比如：整車空間尺寸及整車附件布置位置、安裝位置的角度需求、車身聯(lián)結(jié)點(diǎn)、車輛懸置型式與布置點(diǎn)分布及針對(duì)一體偏置式同軸電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要求。以本文所描述的一體式偏置同軸電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為例，所搭載的車輛為電動(dòng)皮卡，意味著車輛前進(jìn)方向空間比較富裕，車輛的垂直方向受離地間隙的影響，空間會(huì)較為緊張，而對(duì)于輪距來說，因其布置位置為后橋，電動(dòng)皮卡因其為非承載式車身，對(duì)于一體偏置式同軸電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的長度會(huì)更加敏感；考慮到此類車輛的后橋與車廂聯(lián)結(jié)點(diǎn)的懸置基本為板簧結(jié)構(gòu)，故而在車輛滿載情況下，板簧會(huì)進(jìn)行壓縮，從而縮短車輛與一體偏置式電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的垂直距離，因此，一體偏置式電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的隆起高度同樣會(huì)更加敏感?？紤]到總成的裝配性及總成重量，左/右橋管與一體偏置式電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的殼體采用法蘭螺栓進(jìn)行固定，如圖2所示?；谝陨嫌绊懸蛩嘏c分析結(jié)論，在進(jìn)行總體布局設(shè)計(jì)及DemoModel搭載時(shí)，需要有針對(duì)性的調(diào)整與優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)較為理想與豐滿的設(shè)計(jì)作品。技術(shù)迭代第一代前置后驅(qū)T字型布置示意圖第一代Firstgeneration（前置后驅(qū)Frontreardrive）：①傳統(tǒng)車改動(dòng)最小，解決有無新能源車的問題；②政策的產(chǎn)物；③傳動(dòng)軸的存在，電池分塊布置，造成電量小。第一代前置后驅(qū)T字型布置示意圖第二代后置后驅(qū)（Y型橋/平行軸電驅(qū)橋）特點(diǎn)：整體式平行軸電驅(qū)橋，取消傳動(dòng)軸，動(dòng)力電池可以單塊整體布置，續(xù)航里程增加5%～10%，同時(shí)降低成本；因電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置結(jié)構(gòu)的問題，易造成質(zhì)心點(diǎn)懸臂設(shè)計(jì)并非通過整箱質(zhì)心，會(huì)造成車輛起步、車輛加速振動(dòng)、車輛沖擊工況惡劣，如圖。第二代后置后驅(qū)布置示意圖第二代后置后驅(qū)示意圖Tyja:CTyja:CTyjie:DTypa:ESya&mI?ys+SystemEE?erx?'++++++++++各種不同構(gòu)型電驅(qū)橋優(yōu)劣勢對(duì)比（圖片來源：AAM）@@ @@ defect :@?'L??t?@@?@j1entroidpointcantileverdesign@@, §§j@@??jStart,accelerationvibration?gOIZiQ??t@Harshimpactworkingconditions,*o :@/'*1@@Easytobroken@,jfAg@,flg￥?;%AffectlayoutofbattRry產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)--總成產(chǎn)品的技術(shù)目標(biāo)設(shè)定①車輛承載能力2200kg（整備質(zhì)量）/3500Kg（滿載質(zhì)量），能滿足目前市場上皮卡及MPV、房車和其他變型車型的承載需求；②緊湊的齒輪系統(tǒng)設(shè)計(jì)，更短的驅(qū)動(dòng)橋管；③壓鑄鋁殼體，減輕整箱重量；④驅(qū)動(dòng)橋管接口匹配設(shè)計(jì)，適配性強(qiáng)；⑤可實(shí)現(xiàn)最大車速160Kph。⑥油冷或水冷電機(jī)；⑦輪端驅(qū)動(dòng)極限扭矩4500Nm；⑧驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值功率150kW；⑨可匹配搭載輕量化激光焊接差速器或傳統(tǒng)螺栓緊固差速器系統(tǒng)；并可選配機(jī)械式或自鎖式差速鎖；⑩技術(shù)優(yōu)勢：更可靠、更穩(wěn)定的系統(tǒng)輕量化設(shè)計(jì)、更緊湊的斜齒輪組設(shè)計(jì)，更顯著的成本優(yōu)勢、更輕的車輛簧下質(zhì)量，160kg的整橋質(zhì)量更利于整車操控性、子系統(tǒng)模塊化、系統(tǒng)可擴(kuò)展的應(yīng)用場景。驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)要求：一體偏置式電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率高效區(qū)，最效率高達(dá)93.02%，如圖所示。①39.6%AreaofE-driveSystemEFF≥90%；②79.4%AreaofE-driveSystemEFF≥85%；③91.2%AreaofE-driveSystemEFF≥80%。電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率MAP示意圖同軸多擋電驅(qū)動(dòng)橋技術(shù)特點(diǎn)開發(fā)背景：電動(dòng)汽車（商用車/SUV）大多采用單擋驅(qū)動(dòng)模式，但無法完全兼顧整車動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性要求，而多擋電驅(qū)動(dòng)橋通過增加換擋機(jī)構(gòu)及多擋速比，通過實(shí)時(shí)采集整車信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或手動(dòng)切換擋位，完全滿足整車動(dòng)力性要求，同時(shí)充分利用電機(jī)高效區(qū)，提升整車?yán)m(xù)航里程。同軸式兩擋電驅(qū)動(dòng)橋技術(shù)特點(diǎn)：①匹配不同速比齒輪，加速性能電驅(qū)動(dòng)橋技術(shù)特點(diǎn)--驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用（扁銅線）設(shè)計(jì)：①槽滿率高：提升填銅量，可調(diào)高20%-30%。②高功率密度。③散熱效果好。④更好的NVH特性。⑤節(jié)省空間利于電機(jī)小型化。電驅(qū)動(dòng)橋技術(shù)特點(diǎn)--軸齒布置采用偏置軸式同軸設(shè)計(jì)：①機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單； ②承載扭矩高； ③更優(yōu)化的搭載布置空間； ④集成度高，于整車搭載；⑤更好的NVH特性；⑥殼體采用一體式高強(qiáng)度殼體⑦超高機(jī)械強(qiáng)度，可滿足商用車苛刻的應(yīng)用環(huán)境；⑧一體式殼體設(shè)產(chǎn)品開發(fā)體系：具有完善的開發(fā)體系，全過程應(yīng)用SE理念，為產(chǎn)品質(zhì)量、開發(fā)進(jìn)度、成本控制提供了強(qiáng)有力支持開發(fā)、仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證體系開發(fā)周期：電驅(qū)動(dòng)橋總成正常開發(fā)周期12個(gè)月，其中產(chǎn)品設(shè)計(jì)1.5個(gè)月，手工樣件制作2個(gè)月，試驗(yàn)驗(yàn)證8個(gè)月（同步開展過程開發(fā)）。在實(shí)際業(yè)務(wù)開展過程中，與顧客開展同步工程，在產(chǎn)品、過程設(shè)計(jì)階段開展SE活勱，運(yùn)用CAE、QFD、FMEA等工具對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析，提前暴露問題，降低后期更改風(fēng)險(xiǎn)。底盤產(chǎn)品開發(fā)體系的主要過程Mainprocessofchassisproductdevelopmentsystem開發(fā)階段關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)開發(fā)設(shè)計(jì)-機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)與仿真：整車經(jīng)濟(jì)性動(dòng)力性計(jì)算、有限元分析計(jì)算、公差分析計(jì)算、NVH分析及仿真。開發(fā)設(shè)計(jì)-電機(jī)設(shè)計(jì)與仿真：電磁方案分析計(jì)算、電機(jī)機(jī)構(gòu)分析計(jì)算、電機(jī)流體、熱分析計(jì)算、電機(jī)模態(tài)分析計(jì)算、NVH分析及仿真。開發(fā)設(shè)計(jì)-機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)與仿真：整車經(jīng)濟(jì)性動(dòng)力性計(jì)算、有限元分析、公差分析計(jì)算TNVH分析及仿真。/i?1H???Shetlstessanalysis

rns?????xShelttopologyoplimizationanalysis

Splashlubricationanalysis ,OA4iS?iR?Rl$tfiODSRlflV?fi i??7flifi?#X*tfiDOeCouplingAnalysisofModal PowexraintuodalS?mulationSyslsmandShaftingOD5NVH-@!4,NVHtest

CouplingsimuIa[ionofflownoise,vibrationfatigue,andvehicleAnalysisOfEfleclfomagne?icschemes

RotorStructureAnalysis

Optimization MotoFsLBiorstFessanalysis Analysisofwater

Motoftemperature

Oil-ccoled modalanalysis

Analysisofspaliafdof MotorradiationnDisaelectramagneticforce analysis 飛濺潤滑分析Splashlubricationanalysis殼體拓?fù)鋬?yōu)化分析Shelltopologyoptimizationanalysis殼體拓?fù)鋬?yōu)化分析Shelltopologyoptimizationanalysis殼體應(yīng)力分析Shellstressanalysis態(tài)仿真

PowertrainModalSimulation動(dòng)力總成模動(dòng)力總成模電驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品系列及特點(diǎn)項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)類別Y型橋電機(jī)額定/峰值扭矩80/170Nm電機(jī)額定/峰值功率30/70kw@350V擋位1額定/峰值轉(zhuǎn)速5000/10250rpm齒輪速比范圍6～9電機(jī)冷卻方式風(fēng)冷制動(dòng)形式鼓式/盤式設(shè)計(jì)壽命10年或30萬公里適用車型1t以下微面、物流車項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)類別同軸偏置式電機(jī)額定/峰值扭矩122/300Nm電機(jī)額定/峰值功率65/150kw@350V擋位1額定/峰值轉(zhuǎn)速5100/10500rpm齒輪速比范圍11～15.5電機(jī)冷卻方式水冷制動(dòng)形式鼓式設(shè)計(jì)壽命10年或30萬公里適用車型3t～6t以下輕型貨車2.5t電驅(qū)動(dòng)橋總成設(shè)計(jì)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)類別同軸偏置式電機(jī)額定/峰值扭矩122/300Nm電機(jī)額定/峰值功率65/150kw@350V擋位1額定/峰值轉(zhuǎn)速5100/10500rpm齒輪速比范圍9～12電機(jī)冷卻方式水冷制動(dòng)形式鼓式/盤式設(shè)計(jì)壽命10年或30萬公里適用車型1t-3t以下皮卡項(xiàng)目參數(shù)類別同軸偏置式電機(jī)額定/峰值扭矩122/300Nm電機(jī)額定/峰值功率60/135kw@540V擋位2額定/峰值轉(zhuǎn)速5100/11500rpm齒輪速比范圍一擋（11~16）二擋（6~10）電機(jī)冷卻方式水冷制動(dòng)形式EPB制動(dòng)盤/鼓設(shè)計(jì)壽命10年或30萬公里適用車型1t~3t輕型貨車項(xiàng)目參數(shù)類別同軸偏置式電機(jī)額定/峰值扭矩122/300Nm電機(jī)額定/峰值功率60/135kw@540V擋位2額定/峰值轉(zhuǎn)速5100/11500rpm齒輪速比范圍一擋（11~16）二擋（6~10）電機(jī)冷卻方式水冷制動(dòng)形式EPB制動(dòng)盤/鼓設(shè)計(jì)壽命10年或30萬公里適用車型1t~3t輕型貨車試驗(yàn)驗(yàn)證-系統(tǒng)及部件驗(yàn)證電驅(qū)動(dòng)橋總成進(jìn)行總成剛度、疲勞強(qiáng)度、氣密、溫升、密封性、噪音、EMC、工頻耐壓、環(huán)境適應(yīng)性及耐久等100余項(xiàng)試驗(yàn)。設(shè)計(jì)痛點(diǎn)及解決方案ExquisiteExquisitechecsisBoRleneckprojectverification-,sealverificationVehicleenvironmentalroadvalidation&&BQ?>4om/so,?t/e??Qiéit,PTFE,@ ,,@, pHighspeed,self-lubricating,longliféflShafttoothwearsurfacedetectionRefuelingamountdesign,(J0-50a)Analysisof oilagitationanalysis,oilWearofciiaeaiLip returnholedesign30@)@@@(10-50timesmagnification) Validationofmultipleworkingconditions,simulationofCavitypressuremonitoringExquisitechassisBoxleneckprojectverification-,fatigueverification@Jg@￥@?t. t￥JBi""9?@G@ItRZ@6G),@@i8??TB@

VehicledurabiliytestMtlltconnectionformverification

Weldingposition,overlapform,weldin parameterselection

8B#@id(>81.@@éIli4150fidt)BenchValidation(Morethan800,000times,1.5millionlimittesu)瓶頸項(xiàng)目驗(yàn)證---密封驗(yàn)證針對(duì)同軸橋采用空心電機(jī)，高速油封線速度高特點(diǎn)（＞40m/s），采用冗余設(shè)計(jì)，材料PTFE，高轉(zhuǎn)速、自潤滑、長壽命軸齒端面粗糙度（0.2-0.4）、圓柱度、倒角設(shè)計(jì)油封唇口磨損量分析加油量設(shè)計(jì)、油液攪動(dòng)分析、油液回流孔設(shè)計(jì)多工況驗(yàn)證，模擬整車姿態(tài)（右傾30度）及車速腔體壓力監(jiān)測整車環(huán)境路試驗(yàn)證瓶頸項(xiàng)目驗(yàn)證---疲勞驗(yàn)證針對(duì)行業(yè)同軸橋三段式設(shè)計(jì)，存在截面突變，易造成疲勞開裂，模擬整車路冴，制定嚴(yán)苛的6工冴（縱向7G、垂向6G、側(cè)向6G）仿真，開展設(shè)計(jì)預(yù)防多方案連接形式設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)焊道避開截面突變位置、降低應(yīng)力；通過塞焊、壓裝等結(jié)構(gòu)形式，降低應(yīng)力過程設(shè)計(jì)-焊接位置、搭接形式、焊接參數(shù)選擇、高強(qiáng)焊絲選擇、熔深驗(yàn)證行業(yè)痛點(diǎn)的解決采用輕量化焊接式差速器、壓鑄鋁殼體、一體偏置式同軸電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，以及左/右驅(qū)動(dòng)式焊接橋管技術(shù)等，解決了現(xiàn)有市場設(shè)計(jì)存在的一些常見問題—整個(gè)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)重量過重導(dǎo)致車輛簧下質(zhì)量過重，不利于整車操控性；電機(jī)偏置導(dǎo)致總成整體重量過大；體積過大不利于底盤布置；電機(jī)殼體缺乏支撐，容易引起NVH問題等。產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)描述本產(chǎn)品巧妙地使用“拐出來再拐進(jìn)去”的設(shè)計(jì)思路，以較高的設(shè)計(jì)性價(jià)比方案實(shí)現(xiàn)一體偏置式同軸電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其動(dòng)力傳遞路線簡圖如圖9所所示。這種一體偏置式同軸電驅(qū)動(dòng)減速速比的調(diào)整空間有限，不適用于大減速比的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其受制于一級(jí)減速齒輪與二級(jí)減速齒輪軸中心距離、差速器殼體外徑等約束條件，需要仔細(xì)調(diào)整每級(jí)減速齒輪速比、齒輪外徑、差速器殼體外形尺寸等，匹配不合理容易導(dǎo)致“拐出去”的體積變大，齒輪重量增加，增加其偏心質(zhì)量，這也是同匹配。另外，為保證軸向尺寸盡可能緊湊的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸采用懸臂齒輪結(jié)構(gòu)（因采用懸臂齒輪時(shí)，需要考慮其受載時(shí)齒輪的擾度問題,極易引起NVH問題，設(shè)計(jì)之初，需要進(jìn)行確認(rèn)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化）。圖9 一體偏置式電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置示意圖圖10 機(jī)電駐車系統(tǒng)布置系統(tǒng)軸測圖為保證電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具備機(jī)電駐車功能，需要設(shè)計(jì)一款駐車結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)車輛的駐車功能；為實(shí)現(xiàn)此功能，需要設(shè)計(jì)一款小巧、精致的可以實(shí)現(xiàn)駐車齒輪直徑小、駐車臂長度短等優(yōu)秀的技術(shù)特點(diǎn)，如圖10所示。因其為同軸電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，需要將差速器進(jìn)行支撐，為保證差速器的支撐剛性及輪齒的接觸斑點(diǎn)，必須將支撐機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸與差速器總成之間，以保證其結(jié)構(gòu)的合理性，如圖8所示。如11所示，由于一體偏置式電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的重量相比乘用車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)較重，為保證系統(tǒng)裝配的便利性，需要在一體偏置式電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的上方增加吊耳，以便于在安裝左橋管與右橋管的便利性；在左橋管法蘭與右橋管法蘭處可以清晰的看到布置有緊固螺栓，故法蘭為止口定位，同樣也便于系統(tǒng)裝配性。圖11 一體式電驅(qū)動(dòng)橋總成示意圖成本控制：為解決與控制一體偏置式電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的成本，最大程度的考驗(yàn)著工程師的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)思想；通常的控制方法是將產(chǎn)品規(guī)?；⑾盗谢?，并在供應(yīng)商體系中篩選出技術(shù)能力、合作態(tài)度、隨后制定零件的年降點(diǎn)數(shù)，雙方達(dá)成統(tǒng)一意見。設(shè)計(jì)過程總結(jié)和問題匯總橋管開裂問題一體偏置式電驅(qū)動(dòng)橋總成在進(jìn)行垂直彎曲疲勞試驗(yàn)時(shí),發(fā)生左橋管本體（靠近左法蘭端）下部開裂。通過技術(shù)分析得知，機(jī)加孔根部存在2mm臺(tái)階，造成局部區(qū)域的應(yīng)力集中且開裂位置的應(yīng)力也超出材料的屈服強(qiáng)度，故而造成此次開裂問題。圖12 一體偏置式電驅(qū)動(dòng)橋斷裂示意圖螺栓孔內(nèi)置鑲套結(jié)構(gòu)由于所搭載的車型為電動(dòng)化的承載皮卡，所以大部分的使用場合為中/重載運(yùn)輸或超載運(yùn)輸（交通法規(guī)通常是禁止，但所使用的場合是具備條件的，設(shè)計(jì)之初需要設(shè)計(jì)一定的超載系數(shù)），故為保證其使用強(qiáng)度，需要在左/右驅(qū)動(dòng)橋管聯(lián)結(jié)緊固區(qū)域的螺栓孔內(nèi)部增加鋼制鑲套，以保證螺紋的強(qiáng)度及在使用場合所帶來的振動(dòng)對(duì)螺栓松脫力矩的影響。防銹問題考慮到適用場合和環(huán)境的不友好性，往往會(huì)加重對(duì)底盤零件的破壞能力，為此，各大車企針對(duì)防護(hù)能力的