【原创】主流新能源电驱系统传动设计剖析

随着新能源汽车飞速发展,新能源汽车核心零部件-电驱系统的设计开发对于新能源汽车性能体现至关重要。除了核心电机的设计开发，电驱系统中承接电机动力，负责把动力传递输出到车轮的传动系统设计开发也是重中之重，传动系统的设计开发包括传递布置、传动比选配、轴齿设计、轴承选配、密封设计、壳体设计等各方面，下面进行详细说明介绍。

增程电驱系统可以分为发电和驱动两个部分，发电和驱动部分具有各自的传动系统组成。

驱动系统与纯电电驱系统类似，主要由电机加传动系统组成，如下图1所示。

图1 驱动系统

驱动系统的传动示意如下图2所示。

图2 驱动系统传动

发电系统主要由发电机加传动系统组成，如下图3所示。

图3 发电系统

图4 发电系统传动

电驱系统传动总成主要由壳体润滑机构、发电传动机构、行驶传动机构三三大部分组成，系统润滑采用飞溅润滑。

电驱系统传动总成尺寸如下图5所示。

图5电驱系统传动尺寸

电驱系统传动尺寸轴向尺寸为232mm，宽度为613mm，高度为432mm。

该电驱系统传动结构简单、传动效率高、成本较低，且相关技术较为成熟。电驱系统传动总成零部件汇总见表1所示。

表1电驱系统传动零部件

该电驱系统传动中以发电系统和电动系统为主要部分。发电传动和电动传动主要参数汇总见表2所示。

表2发电和电动传动参数汇总

电驱系统传动壳体由发动机侧壳体、电动机侧壳体两部分组成，材料为铸造铝合金。壳体主要功能包括：密封电驱系统传动、为内部运动件提供支撑及定位、连接增程器、电动机、发电机等外部零件、为相关零部件提供安装位置、引导内部润滑油流向、形成局部油槽为相关零部件提供润滑。

电驱系统传动壳体相关参数如下表3所示。

表3电驱系统传动壳体

该电驱系统传动采用飞溅润滑，没有专门的液压系统。润滑油的导流及积存利用壳体内腔及油槽来完成。

壳体内腔还可以减少电驱系统传动内部空间，提高飞溅润滑的润滑效果，同时降低润滑油加油量,降低搅油损失，提高传动效率。

（1）润滑示意

电驱系统传动润滑如下图6所示。

图6电驱系统传动润滑

（2）润滑油加注

润滑油注油量约为1.4L。在整机状态下加油口竖直向上方便加油，放油口位于整机状态下壳体内腔最下面，确保放油时排放完全，同时放油螺塞嵌有磁铁，可以吸附油液中的铁屑等杂质。 

润滑油加注示意如下图7所示。

图7 润滑油加注

该电驱系统传动主要是对发动机输出转速进行增速并将动力传递给发电机，带动发电机运行给电池充电。

发电传动动力输入为发动机曲轴端，动力输出为发电机轴端。如下图8所示。

图8发电传动

发电传动连接说明及主要的参数如下表4所示。

表4发电传动方式及参数

发电电驱系统传动共包括15个零部件，示意图及名称如下表5所示。

表5发电电驱系统传动BOM

（1）齿轮轴承参数

发电电驱系统传动中各齿轮及轴承几何参数如下表6和表7所示。

表6发电传动齿轮

发电传动齿轮精度较低，主要是满足发电传动需求下追求更低的加工成本，提升增程系统性价比。

表7 发电传动轴承

（2）发电传动齿轮啮合

发电输入轴齿轮与发电中间轴齿轮啮合参数如下：

1）端面重合度：1.39

2）轴向重合度：2.191

3）总重合度：3.581

发电中间轴齿轮与发电输出轴齿轮啮合参数如下：

1）端面重合度：1.353

2）轴向重合度：2.191

3）总重合度：3.544

发电传动齿轮啮合示意如下图9所示。

图9发电传动齿轮啮合

该电驱系统传动主要是对驱动电机输出的动力进行减速增扭，并通过差速器传递到底盘半轴。

电驱动传动动力输入为电机轴端，动力输出为半轴端。如下图10所示。

图10电动传动

电动传动连接说明及主要的参数如下表8所示。

表8电动传动方式及参数

发电电驱系统传动共包括15个零部件，示意图及名称如下表9所示。

表9电驱动电驱系统传动BOM

（1）齿轮轴承参数

电驱动电驱系统传动中各齿轮及轴承几何参数如下表10和表11所示。

表10电驱动传动齿轮

电驱动传动齿轮精度略高于发电传动齿轮，但前驱动传动齿轮相比于国内新能源混动车型，齿轮精度偏低，增程系统所追求的是极致性价比，齿轮的设计加工也进行了成本优化，满足传动的前提下尽量降低成本。

表11电驱传动轴承

（2）电驱动传动齿轮啮合

传动输入轴齿轮与传动中间轴大齿轮啮合参数如下：

1）端面重合度：1.308

2）轴向重合度：1.824

3）总重合度：3.132

传动中间轴小齿轮与传动主减速齿轮啮合参数如下：

1）端面重合度：1.424

2）轴向重合度：1.755

3）总重合度：3.19

发电传动齿轮啮合示意如下图11所示。

图11电动传动齿轮啮合

其它附件包括电驱系统传动密封、电驱系统传动轴承选配以及传感器选配三个方面，下面进行详细阐述说明。

（1）壳体涂胶密封

壳体合箱面采用螺栓压紧+涂胶密封；螺栓规格为M8,螺栓数量为23，螺栓拧紧力矩为25～30N.m，如下图12所示。

图12壳体涂胶密封

（2）油封密封

电驱系统传动发电机轴、电动机轴、曲轴、差速器等都采用油封密封方式。如下表12所示。

表12油封密封

（3）系统间密封

电驱系统传动与电机系统之间壳体接合面无密封胶或密封垫。相配合花键轴密封为油封+密封圈密封。

传动轴油封主要作用为防止润滑油从传动箱内排出以及外部杂物进入传动箱内部；电机轴油封主要作用为防止外部油污、水汽、灰尘等进入电机内部；密封圈主要作用为防止花键配合部位润滑脂在整机运行一段时间后液化、气化泄露。如下图13所示。

图13电驱系统传动与电机密封

发动机曲轴和电驱系统传动动力输入轴利用油封密封，如下图14所示。

图14电驱系统传动与曲轴密封

增程电驱系统传动传感器包括曲轴转速传感器和传动中间轴转速传感器。如下表14所示。

表14传动系传感器

增程电驱系统传动安装以紧固螺栓方式为主，包括壳体间、电机安装、支架安装等。如下表15所示。

表15传动系紧固螺栓

1. 电驱传动系统的设计是保证动力合理传递的有效途径，传动比选配保证了传动扭矩和传递转速，根据整车动力性和最高车速进行传动比的合理选配；

2. 电驱传动系统的传递过程要保证较好的NVH性能，轴承选配、齿轮选配以及齿轮修型是保证最佳舒适性的必备要求；

3. 电驱传动系统布置，传递路径设计，传动转速负荷选配是获得最佳传递效率的基本保障；

4. 电驱传动系统壳体一般采用高集成设计，电机、减速器、控制器、电子驻车等结构高度集成，最好的设计可以获得高度集成，大大提升了电驱动适配车型。

5. 增程发电系统传动主要是发动机与发电机之间连接关系，采用同轴或者平行轴（增加一组减速齿轮），发电系统传动合理设计可以获得更好地发电效率。

6. 增程电驱系统传动与纯电类似，主要是驱动电机通过传动系统传递动力到车路，主要的路线为减速齿轮和后桥传动，电驱传动系统合理设计可以获得较好的效率、NVH以及平台化优势。

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