一文了解新能源汽車電驅(qū)動總成制造技術(shù)

隨著時光的流轉(zhuǎn)，電驅(qū)動總成在技術(shù)的驅(qū)動下不斷地演進和改進。其發(fā)展的核心理念在于實現(xiàn)輕量化、高速化、低噪聲以及一體化的目標。在追求輕量化的道路上，工程師們不斷探索新的材料和設計理念。碳纖維、鋁合金等輕量化材料逐漸被廣泛應用，同時，通過優(yōu)化設計，如采用新型的空氣動力學設計和模塊化設計，使得電驅(qū)動總成的重量得以大幅減輕。這樣的輕量化設計不僅提高了能源利用率，也使得電動汽車的續(xù)航里程得到了顯著提升。

一體化壓鑄

三電系統(tǒng)通常占據(jù)新能源汽車質(zhì)量的30%～40%，因此，三電系統(tǒng)是新能源汽車輕量化的主要方向。相比傳統(tǒng)汽車，新能源汽車的三電系統(tǒng)將導致整車質(zhì)量增加，三電系統(tǒng)會額外增加200～300kg的質(zhì)量。新能源汽車動力總成系統(tǒng)比傳統(tǒng)燃油車重1.5～4.0倍。目前，三電系統(tǒng)的電子殼體、電動機殼體、電控殼體、電池構(gòu)件及電池箱都使用的是鋁壓鑄產(chǎn)品。

強力珩齒

電動車對電動機的要求極高，轉(zhuǎn)速范圍在15000～30000轉(zhuǎn)/分，噪聲限制NVH也極為嚴格。此外，動力齒輪需要達到4～5級的精度，波紋度和表面粗糙度也要非常高。為了滿足這些要求，必須采用強力珩齒工藝。這種工藝的特點是機床對于磨齒具有更小的退刀間隙，齒面加工為魚刺紋，不同于傳統(tǒng)磨齒的直線型紋路。此外，強力珩齒工藝具有更好的NVH特性，能夠有效降低噪聲，適合用于高速旋轉(zhuǎn)的電動機軸。

行星齒輪

錐齒輪結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的差速器差異很大，采用行星齒輪可實現(xiàn)小型化。多個外部齒輪繞著中間齒輪旋轉(zhuǎn)，行星齒輪承載能力強、體積小，多個行星齒輪相互配合作用，每個齒輪傳動之間的效率損失只有3%，幾乎無反沖。行星齒輪的結(jié)構(gòu)如下圖所示行。星齒輪的加工工藝流程為：鍛造、車削、強力刮削、熱處理、磨孔珩孔、平面磨、珩齒、清洗。

切削技術(shù)

電動機是新能源汽車的核心部件，其制造要求高精度、高效率和高可靠性，特別是切削精度直接影響汽車的質(zhì)量。許多刀具企業(yè)針對驅(qū)動電動機殼提供了整體解決方案，例如森泰英格的鏜刀，采用合金鋼整體輕量化設計，刀體質(zhì)量控制在18kg以內(nèi)，多臺階PCD導條式可調(diào)鏜鉸刀，多切削刃，內(nèi)冷設計。相較于單刃鏜刀，其效率提高了6倍以上。此外，森泰英格自主研發(fā)了可轉(zhuǎn)位強力車齒刀，采用高剛性精密定位接口技術(shù)和復合基多熵納米涂層技術(shù)，使刀片耐磨性更好，壽命更長。電動機軸花鍵的加工方法多種多樣，過去主要采用車削、銑削、滾切和磨削等加工方法。滾軋刀通過數(shù)控機床進給，其優(yōu)點在于刀具可以在任意位置切入工件，而不像傳統(tǒng)的搓齒工藝受齒條長度的限制。

隨著電驅(qū)動的一體化，電動機軸最受歡迎的加工方式還是冷擠壓成形工藝，因為冷擠壓的工件尺寸準確、強度高。從生產(chǎn)廠家的角度來說，冷擠壓工藝節(jié)約材料，生產(chǎn)效率高，適用面廣。

總體來說

當前，電動機驅(qū)動系統(tǒng)呈現(xiàn)出多樣化的發(fā)展態(tài)勢。美國傾向于采用交流感應電流電動機，其優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單、可靠且質(zhì)量輕，然而控制技術(shù)較為復雜。日本則采用永磁直流電動機，具有效率高、質(zhì)量小的好處，但成本較高，且在高溫環(huán)境下退磁抗震性能較差。德國和英國正在大力開發(fā)開關(guān)磁阻電動機，其優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單、可靠且成本低，但缺點是質(zhì)量較大，易產(chǎn)生噪聲。

未來電驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢有以下幾方面：一是將加入更多功率電子，形成多合一集成化，以三電域控制器實現(xiàn)智能化；二是熱管理系統(tǒng)的集成化；三是SiC、GaN三代半導體在功率器件中逐漸應用，實現(xiàn)電驅(qū)動系統(tǒng)高壓化。此外，隨著產(chǎn)品的高速、高性能、一體化及輕量化發(fā)展，對工藝產(chǎn)生了新的要求，對加工精度和刀具壽命也將帶來巨大的挑戰(zhàn)。