一直以来,发动机、变速器和车桥被视为卡车的核心“三大件”。其中,车桥在车辆动力传输过程中发挥着纽带作用,并直接影响整车的动力性和稳定性。


(资料图)

在新一轮科技革命推动商用车行业变革的关键时期,车桥作为重要部件,紧随整车电动化发展趋势,正加速向电驱化方向转型。

电驱桥:轻卡新能源化的又一热点

在公路运输市场中,随着新能源轻卡渗透率逐步提升,电驱桥技术在轻卡领域的应用愈发普及。

近来,包括远程星智H8E、解放领途纯电轻卡、江西五十铃EV、潍柴蓝擎新能源轻卡、中国重汽蓝立方电动轻卡、宇通T系列新能源轻卡、欧马可智蓝ES纯电轻卡等,均配装了集成电驱桥。

不仅如此,从全球市场来看,国际化零部件供应商也为车桥电驱化提供了全方位解决方案。在前不久的上海车展上,采埃孚展示了其最新电驱动产品和技术方案,包括新型中央电驱动系统CeTrax 2和即将面世的电驱桥,面向轻型、中型和重型车辆,并计划将最先进的商用车电驱动解决方案引入中国,进行本土化生产和组装。

现阶段,新能源轻卡的动力布局大致分为两种,一种是电机搭配变速器(减速器)和后桥;另一种则是电机与电驱桥的组合。其中,电驱桥能够高度集成电机、减速器、差速器等零部件,最大优势在于减轻车身重量,释放底盘空间,进一步提升综合效率。

商用车从业人士陈晨表示,商用车作为生产资料,必须考虑到成本、可靠性以及舒适性等因素。相较而言,轻卡主要应用于城市工况,使用环境并没有那么复杂,因此,电驱桥适用于轻型货车,同时也符合国家“公共领域全面电动化”的号召。

“电驱桥将分散的零部件高度集成,可以减轻系统重量,有效提升系统功率密度和综合效率;伴随着结构的简化,系统整体耐用度大大提高,故障率直线下降,NVH性能也能得到有效改善。除此之外,由于多个零部件集成在系统内部,更有利于企业进行组装生产,节省管理成本。”成都新能源汽车产业推广应用促进会秘书长范永军介绍说。

轻卡电驱桥多元技术路线并行

借力“双碳”目标以及新能源汽车利好政策的东风,电驱桥在轻卡领域的应用有望迎来快速上量期。在此趋势下,整零企业积极应对,根据目标车型和使用工况,开发出不同技术路线的电驱桥产品,以迎合市场需求。

“目前来看,乘用车电驱动构型已基本确定,即二合一、三合一或多合一系统,偏轴、半同轴、平行轴以及全同轴电驱桥在乘用车上均有所应用。相较而言,商用车电驱桥的推广速度略慢于乘用车。”五菱工业技术质量总监陈俊告诉记者,从商用车电动化发展进程来看,电驱桥系统将率先在微卡和部分轻卡上实现应用。但当前的轻卡领域,“油改电”技术路线依然是主流,只要将原来的发动机和变速器总成更换成电机和减速器,便可实现“华丽变身”。

范永军表示,在新能源物流车发展初期,由于市场体量较小,且新车研发设计成本高,致使主流车企大多采用“油改电”的方式,基于传统燃油轻卡的架构,无需对底盘、前后桥或差速器进行较大改动,而且后期车辆售后维修更加便捷,保养成本相对较低。不过,随着新能源轻卡市场体量的不断增长,配装电驱桥的车型将会逐渐增多。由于电动汽车的底盘与传统燃油车有所不同,采用电驱桥技术的车型,立项之初就需根据电动车的特点开发、设计以及调校,所以无论是在整体性能、管理成本,还是操控性和安全性上,都要优于“油改电”车型。

目前,电驱桥技术路线大致可分为两种(按照电机在车桥中的布置位置):集成式电驱桥和分布式电驱桥。其中,集成式电驱桥又可分为单电机驱动桥(平行轴电驱桥和同轴电驱桥)和双电机驱动桥;分布式电驱桥可分为轮边电驱桥和轮毂电驱桥。在新能源商用车领域中,普遍应用的是轮边电驱桥、集成电驱桥、同轴电驱桥和平行轴电驱桥。轮边电驱桥主要应用于低地板公交客车,集成电驱桥常用于6~12米全系城市客车,同轴和平行轴电驱桥则多配装在轻型货车、智能小巴和无人驾驶微循环客车上。

“在轻型和中型商用车市场上,平行轴电驱桥应用较多,它结构简单,在原有平台基础上,不需做太大改动,但不足之处是传动效率和NVH性能稍差。此外,半同轴驱动桥系统也是商用车主流技术路线之一,相较于平行轴驱动桥,其刚性、传动效率和空间利用率更佳,但对生产企业的制造能力提出了更高要求,一旦半同轴驱动桥出现故障,无法单独更换减速器,进而会带来更高的维修成本。”陈俊说道。

“全同轴电驱桥的传动效率和NVH性能俱佳,并且系统整体更小、更紧凑,不占用太大空间,但它对齿轮的加工精度要求更高,装配的工艺难度也更大。因此,目前很少有轻卡配装全同轴电驱桥。”陈俊补充说。

“每一类电驱桥系统都有自己的优缺点。”陈晨介绍说,比如同轴式电驱桥维保拆卸困难,平行轴电驱桥的齿轮箱存在应力突变问题,导致对总成件的选用极为严格(轴承、油封)。总体来看,由于车桥重心与箱体不重合,进而导致车辆起步、加速或遭遇恶劣工况时的适应性下降,以及桥壳开裂等疲劳断裂缺陷,是电驱桥普遍性问题。

技术进步赋能新能源轻卡发展

采访中,不少轻卡经销商表示,无论是从综合效率还是空间利用上来看,“油改电”的新能源轻卡都无法满足多种场景的运输需求。今后,在“双碳”目标的指引下,配装电驱桥的新能源轻卡将会迎来发展机遇期。

“不过,目前依然有用户对使用电驱桥车型存在顾虑。”北京某品牌轻卡经销商刘立文指出,在新能源轻卡上,电机与后桥的放置位置过近,而电机又是一个巨大热源,在长时间的高温炙烤下,电驱桥很可能会出现漏油的现象。另外,由于电驱桥扭矩、功率较低,目前并不适用于复杂工况。

宇通轻卡开发部相关负责人告诉记者,电机与电驱桥的布置方式将是车企未来持续关注的重点。“由于电机集成在车桥上,导致后悬架簧下质量偏大,未来还需结合车辆实际运行情况进行相应调整。同时,电机的工作环境较为恶劣,如何保证其可靠连接也是需要解决的一大难题。此外,提升电机的防水、防尘能力以及进行壳体加强也是研发、设计过程中需要特别关注的地方。”该负责人表示。

与此同时,我们也应清醒地认识到,我国电驱动技术起步相对较晚,产业化制造能力不足,电驱动系统与国外产品相比还存在一定差距,行业发展尚有诸多问题待解,如提高电机与驱动器的功率、提高电机可靠性和耐久性、减轻驱动电机质量等。

对此,陈俊表示,单从机械结构和生产工艺来看,电驱桥系统要比传统发动机和变速器的研发制造难度小很多,而且更容易打破技术垄断,这也给了国内零部件企业和整车企业更多的发展机遇。

“目前来看,我国电驱桥领域主要有两大阵营,一是传统车桥和传动系企业,它们的优势是掌握桥壳、差速器等传统车桥部件资源,劣势是对电驱动的理解不够;另一大阵营是电驱动新势力企业,它们的优势是更熟悉电驱动结构特性,对电机、齿轮箱的选用更有经验,但对传统机械资源掌控能力较为欠缺(桥壳等),一般可通过外购或有限度的自制解决。”陈晨介绍说。

“就电驱桥系统而言,未来需要在减速器的轴承和高速油封上下足功夫。另外,电驱桥的高速、高扭矩、高响应带来的总成可靠性及NVH问题,也需自主企业加大力度攻克。”陈俊最后说道。(武新苗)

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