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纯电动客车用电机集成车桥总成设计
2019-05-14 00:05:17· 来源：EDC电驱未来 作者：陆匡伟
一、引言电动客车作为新能源汽车发展的主流已得到世界公认，随着 不可再生能源消费的增加，汽车工业作为能源消费者的电气化趋 势越来越突出。目前储能技术存在局
一、引言
电动客车作为新能源汽车发展的主流已得到世界公认，随着 不可再生能源消费的增加，汽车工业作为能源消费者的电气化趋 势越来越突出。目前储能技术存在局限性使得电动车的寿命驾驶 距离和充电方便性无法与传统汽车相比较。因此，根据运行时间 和运营地点确定的纯电动公交车正成为电动公交试点的前沿，近年来，全国各大城市公交车的电气化速度正在逐渐加快，大量资本纠纷进入纯电动公交行业，我们应该重点应用新技术从而提高产品市场竞争力。近年来，探索驱动电机与驱动车桥的综合设计的过程提高了 电动车性能指标的发展，成为电动车安全设计的前沿。
二、电动机综合车桥总成概述
传统的总线动力总成线由发动机 + 变速器 + 缓存 + 驱动轴 + 轴 + 桥构成，当前电动总线工业化正在快速实现当中，各企业选 择最简单的方法，从传统的电动总线总成转变为发动机 + 变速器 + 缓存驱动电机的结构，如图 1 所示。一是电动传动的优点不足， 传动效率低，系统的效率不超过 80 %，二是系统整合不高，不符 合汽车轻量化方向。三是制动能回收率低，受传统桥式锥齿轮固 有特性的限制，制动能回收率小于 30 %。
本文提出的新一代纯电动客车动力总成布局方案可以有效地避免这些缺点如图 2 所示整个车辆电源将被驱动电机集成车辆桥梁配置，完全取代了车架中电动机的布局、悬架附件和驱动轴总成。整个总成的车辆布局和安装简单、悬架系统连接到车辆桥上，不单独设计纯电动客车的电池布局，从而让占用的空间得到有效的减少。
在实际运用在工程中，要想确定动力总成扭矩轴是很困难的，整车与动力总成结构布置会共同限制系统悬置的位置，同时橡胶垫本身的性能也会影响其压缩剪切刚度比。以上的这些因素都会使扭矩轴上不能准确地让系统前后的悬置中心落脚。
三、电动机综合车桥总成系统设计
以目前市场上主流的纯电动客车 8.5 m 为例进行产品设计。驱动容量设计:现有解决方案选择低速永磁同步水冷电动机，最大功率为 300gb，转矩为 2070 nm，转速为 4000 rpm。轴向载荷为 8 t，轴向速度为 5.857，自重 550 kg。驱动轴重 40 公斤驱动轮胎的最大驱动力矩为 2070×5.857 = 12100 nm。通常 30HZ 以下是动力总成悬置系统的固有频率，这要远远低于动力总成的最低的弹性模态频率。
本文选用高速永磁同步水冷电机作为驱动电源，在等效电源条件下电机功率 205 kw，转矩 500 nm，转速高达 12000 rpm，重量 102 公斤；汽车桥速比设计为 24.8 公斤自行 58 公斤不需要驱动轴。驱动轮胎的最大驱动力矩为 500×24.8 = 12400 nm。制动能量回收能力设计 : 传统的车桥由于发动机布置垂直于整个车辆行驶方向，所以锥齿轮参与了桥梁动力传动并同时改变了传动方向。
根据桥梁螺旋锥齿轮的设计规则，参与网格的齿轮齿形为凸面，一侧为凹面。整车时凸面参与啮合，反向凹面参与啮合，制造能力限制不能保证凸面和凹面的制造精度相同。一般来说，在齿轮设计制造过程中，特别选择啮合凸面作为高精度齿面的电动汽车的一个重要特点是驱动电机在行驶过程中能够向前驱动汽车，参与制动，使整辆汽车的惯性力转变为电能，在节能方面发挥重要作用。电动机制动过程中，齿轮的凹部参与啮合受齿轮凹部精度的限制，如果反向生成能力回收设置超过 30 %，则齿面受伤，异常发生，严重情况下会导致齿轮的损坏。本文为了解决困扰电动汽车行业的问题提出了一种创新的解决方案。如图 3 所示，平行布置电动机和整个汽车行驶方向所以你不需要锥齿轮所有驱动齿轮都可以设计为圆柱齿轮、圆柱齿轮的设计和加工保证了更高的精度。
重量对比度
现有纯电工程重量 : 300 + 550 + 40 = 89 公斤
电动机综合车辆桥梁方案重量 : 102 + 580 = 68 公斤
新计划重量轻 : 890-6842 = 208 公斤
四、电动机综合汽车桥梁的应用
整个机箱设计是自己的动力总成，因此设计为不使用预留电动机空间，可以减少乘用车后悬架，如图 4 所示。采用该方法可增加前后门距离提高整个乘客的有效空间。
五、电机综合车桥总成方案与传统方案指标的比较
通过上述方案可以看出电动机综合汽车桥具有与传统纯电动
汽车桥系统转矩传动能力相同的优点
(1) 车桥系统自组装电源总成，传动效率高，车辆布局方便；
(2) 制动能量回收能力大大提高可达 100 %；
(3) 系统轻量级 :8.5m 总线可轻量使用 208 公斤；
(4) 改进设计后，动车提高了其运行时的平稳性，以及经过试验后可得出隔振效果明显有所改善。
六、结语
通过本文探索了新型纯电动客车动力总成布局提高纯电动车辆的创新性能并给出了超短悬架总线的设计通过轻量化可以显著提高现有客车的 EKG 指标和连续运行距离，从而体现出高传输效率、高制动能量回收能力，从而揭示后续重型车辆的电气化方向。并且在改善汽车平顺性和舒适性这两个方面起着很重要的作用，虽然很复杂，并且涉及了很多不用方向的因素，但在不久的将来依旧能够处理这些问题。利用能量法解耦的设计方法可有效改善悬置系统的隔振效果，而且这个方法并不是具有专一性的，它并没有什么专门的要求，所以它被广泛使用。
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