重卡电驱桥技术要点和设计方法（TMC2024）

据比亚迪统计，新能源卡车主要场景渗透率（2024.1-5）：

• 搅拌车 44.3%
  

• 自卸车19.4%
  

• 物流车13.8%
  

• 环卫车9.62%
  

• 牵引车9.24%

电驱系统是电动车最核心部件之一：

（1）电机：电能→机械能

（2）减速器：传递动力+调节转速转矩

（3）电驱桥：承载+驱动

（4）电控：直流电→交流电

新能源商用牵引车技术需求：

• 动力强（高功率密度）
  

• 长续航（高效率）
  

• 舒适性（NVH）
  

• 智能化
  

• 集成化

• 轻量化

• 软件迭代

2、吉利

商用车的运行特点：

• 作为生产资料，追求低油耗
  

• 运营车辆，需减轻电池重量（减小电池容量）多拉货

• 运营随机性，行驶里程长且不定点，不宜依赖充电桩
  

吉利增程、纯电动力架构共平台：

（1）高集成、高效率、低成本

纯电动力架构：②+③

吉利商用车甲醇增程动力路线产品架构迭代：

• 400V/800V醇电一体化平台

• 发动机最高热效率＞42%

• 醇电转化率＞1.6kWh/L
  

• 汽油辅助启动
  

• 主辅驱

• 800V醇电一体化平台

• 发动机最高热效率＞45%

• 醇电转化率＞1.9kWh/L
  

• 甲醇单一燃料
  

• 动力域控

增程动力发展趋势：多碳→低碳→零碳

• 增程器与驱动系统之间的机械解耦
  
• 增程器发电功率与车辆需求功率之间的解耦
  
• 增程器转速与车速之间的解耦
  
• 增程器效率与测试循环效率之间的解耦

• 可以使发动机运行于最佳工况点
  
• 动力电池可弱化增程器对车辆瞬态响应的影响：车辆加速时，增程器功率点间过渡的迟滞效应可通过VCU控制动力电池功率的快速输出进行弥补，以达到整车功率需求。
  

醇氢电动优势结合：小容量动力电池+绿色液体燃料（甲醇增程器）。

如600km续航：150km靠纯电+450km靠绿醇

• 运营成本低：发电成本1.26元/km，接近纯电车型

• 续航里程：1000公里

• 里程无忧：时效性高

• 高集成、高效率、四电机灵活扭矩分配
• 搭载远程星瀚H，于2024.3.30已开始试销至山西、广西、四川、云南等地，主打运营快递快运市场
  

• PCC（预见性巡航）使节能率达到5.36%，IEM（智能能量管理系统）使运营成本节省约10%。
  

纯电动力架构：②+③

吉利商用车甲醇增程架构匹配原则：

（1）搭建多因素、多目标增程动力匹配模型（得到最优增程器+动力电池组合）

• 满足整车最大额定功率需求

• 结合增程器NVH控制策略
  

• 导入车辆运行场景大数据
  

• 导入GT-SUITE、Simulink整车经济性仿真结果

构建增程器额定功率+动力电池电量矩阵，寻找优势TCO动力匹配型式

（2）指定动力电池选型精确边界

• 满足整车公告续航

• 满足整车经济性测试循环需求功率

• 满足整车加速动力性

• 满足整车寒区充放电功率需求
  

• 满足山区典型工况动力需求

（3）发动机匹配原则

• 发动机应具有成本低、油耗低、体积小、噪音低等特点

• 考虑发动机耐久特性，推荐应用发动机扭矩＜85%外特性扭矩
  

（4）匹配高效驱动电机

• 满足整车动力性需求

• 校核经济性，优化运行工况落点系统效率

• 校验极限超载动力性
  

（5）发电机匹配原则

• 发电机在进行电磁方案设计时，高效区应考虑匹配发动机的最优功率带，常用工况点与发动机高效区重合

（6）增程器功率预选点

• 尽量选择发电功率点在高效区

• 考虑传统驾驶习惯，增程器高功率点转速≥低功率点转速

• 选择工况点时，同时考虑NVH特性，选择噪声低的区域（发动机转速＜3500rpm）
  

增程动力性/经济性匹配原则：

（1）满足整车VTS指标

（2）循环工况电量平衡，减少增程器启动次数

（3）选择增程器高效率点

吉利商用车甲醇增程动力主要工作模式

吉利商用车甲醇增程产品核心优势：

（1）相比柴油车

• 超低运营成本，节油率可达28%-40%
  

• 超低排放，具有零排放运行里程
  

• 低速、市区等复杂工况特别适合
  

（2）相比纯电动车

• 整车成本和重量大幅降低
  

• 可以不依赖充电桩无续驶里程焦虑
  

• 电池浅充浅放寿命长
  

• 不依赖于政策补贴支持
  

• 可适应高寒区域运行

3、绿传

多挡电驱技术收益：

（1）降低电机性能需求：若保持相同性能，低挡位大传动比可以减小电机最大扭矩及峰值功率，高挡位小传动比可以降低电机最高转速，降低对驱动电机的性能需求。

（2）提升整车的动力性：若采用相同电机，低挡位大传动比可以提升加速、爬坡性能，高挡位小传动比可以提升最高车速，提升整车的动力性能。

（3）提升整车的经济性：通过对速比以及换挡规律的优化，可以改善电驱动运行的效率，提升整车的经济性，增加续航里程。

（4）改善NVH及可靠性：高挡位小传动比降低了电机最高转速，降低驱动系统高频啸叫和高速动平衡振动，提高整车声品质，改善NVH性能，同时改善高速旋转件失效风险。

（5）匹配油冷扁线电机：降低了电机峰值转速需求，规避扁线电机高速集肤效应，充分发挥油冷扁线电机的技术优势，极大地提升电驱动系统功率密度。

（2）多片湿式离合器+液压系统：可实现动力换挡，换挡动力性、舒适性高

▲多挡箱变速机构、换挡元件及执行机构技术路线对比（绿传）

▲电驱动架构拓扑（绿传）

4、一汽解放

▲商用车电动化对电驱动系统的需求（一汽解放）

重卡电驱动架构：

（1）集成式电驱桥是重卡电驱的技术趋势，其切换速度由技术成熟度、成本、市场认可度等综合因素决定

（2）中央电驱系统有其不可替代的应用场景，配套率会减少，但不会消失，未来中央电驱动系统和集成式电驱桥会共存

（1）轻量化：电机功率密度/扭矩密度协调提升

（2）高效率：最高效率/高效区显著提升

（3）持续功率大幅提升：商用车更关注持续功率，重型电驱动系统持续功率向360kW以上发展

（5）多层扁线化：提升高速工况输出功率、提升效率、减少趋肤效应影响，减少交流损耗，提升输出功率及效率

（6）电机油冷化：提升电机持续功率、提升电机寿命及可靠性、润滑和冷却高速轴承和油封，提升寿命及可靠性、冷却转子磁钢，降低转子退磁风险

（7）800V平台碳化硅逆变器：提升续驶里程或减少电池电量、整车续驶里程增加5-10%，逆变器与电驱一体化集成，节省逆变器与驱动电机之间高低压线束，减少体积、重量，便于整车装配

• 最高转速：2500rpm

• 持续/峰值功率：250/360kW
  

• 挡位：12
  

• 重量：≥600kg
  

• 动力中断时间：1～1.2s
  

• 最高转速：3000-7000rpm

• 持续/峰值功率：280/430kW
  

• 挡位：4-6
  

• 重量：500-600kg
  

• 动力中断时间：0.6～0.8s

• 最高转速：8000-12000rpm

• 持续/峰值功率：180/270kW×2
  

• 挡位：2-4
  

• 重量：≤500kg
  

• 动力中断时间：0s

• 控制器一体化集成

集成式电驱桥构型发展趋势：

（1）构型技术呈“断开式桥壳+平行轴/同轴”和“整体式桥壳+平行轴”两种型式

• 断开式桥壳+平行轴/同轴构型：博世单电机、艾利逊双电机、ZF单/双电机等
  

• 整体式桥壳+平行轴构型：汉德单/双电机、奔驰双电机、解放单/双电机、重汽单/双电机等

（2）重型6×4/8×4趋于单电机化、重型4×2趋于双电机化

（3）集成度、高效率、轻量化、低成本、可靠性、舒适性是主要竞争焦点

中央双电机电驱动系统的优势

双电机电驱系统具有低自重、高效率、高可靠、无动力中断、安全冗余等优势：

（1）相比于单电机构型，高速双电机可实现电机重量大幅降低，同时电机的高速化使得电机持续及峰值功率明显提升

中央双电机电驱动系统的挑战

（1）机械结构复杂，设计变量增多

• 最优电驱构型的选择：紧凑化VS高效率VS轻量化VS低成本VS可制造性VS可服务性

• 动力耦合与解耦机构
  

• 双电机与挡位、速比的最优匹配
  

• 润滑及冷却系统的设计
  

（2）控制系统复杂，控制变量增多

• 单双电机的协调控制：效率最优VS寿命平衡

• 挡位切换的控制：平顺性VS快速

• 双桥驱动防滑控制
  

• 制动能量回收控制

（3）高速化带来的问题

• 高速电机的设计：高效率VS轻量化VS长寿命
• 高速齿轮的设计
• 高速轴承与高速油封的匹配应用

一汽解放重卡高速高效油冷扁线电机技术

基于自主开发的多目标优化算法，建立高性能油冷电机多目标优化分析模型，大幅提升开发效率，与水冷电机相比，油冷电机持续功率提升20%，B10寿命提升至150万公里。

一汽解放双电机多挡位电驱控制技术

（1）聚焦高效低能耗目标，突破少挡化双电机系统高效驱动控制技术

• 挡位规划与双电机扭矩动态分配，单/双电机8种驱动模式，实时实现最高系统驱动效率，CHTC工况电机综合驱动效率96%
  

• 双电机联合驱动，在功能维度一电机作为另一电机的功能备份，从构型层面提高系统鲁棒性

（2）聚焦高可靠长寿命目标，突破双电机长寿命动力输出策略及均衡驱动控制技术，系统寿命＞150万公里

• 智能识别工况需求，结合逆变器结温估算技术，规划动力输出，抑制逆变器结温上升过快，延长逆变器寿命
  

• 基于结温、转速及驱动电流进行双电机差异累计，适时切换单/双电机驱动模式，保证系统中每个电机及对应逆变器工作累计相当

5、中国重汽

▲新能源重卡典型应用场景

新能源重卡驱动型式

（1）中央驱动：将原发动机和变速箱的位置替换为驱动电机和多挡变速箱，传动轴和后桥保持不变

电驱桥优点：

（1）集成化：驱动电机、减速箱与车桥集成，节省了传动轴、悬置支架等零部件，系统降重20-25%

（2）低能耗、高效率：减少传递环节，传动效率提高2-3%

▲电驱桥结构型式及原理（中国重汽）

中国重汽电驱桥关键技术

（1）润滑技术

• 合理设置主减结构或者采用主动润滑，降低搅油损失

• 优化油量分布，降低压力损失
  

• 按需润滑，提高系统运行效率
  

• 考虑极端工况下的冷却润滑需求，如高热重载工况、电机堵转工况等
  

（2）整车集成热管理

• 整车集成热管理，实现电机、齿轮箱与空调、电池等部件能量的相互利用

• 优化不同工作模式控制策略，提高整车能量利用率

（3）齿轮NVH性能优化

• 齿面微观修型，改善传动误差

• 提高齿轮加工精度，优化静态传递误差
  

• 优化箱体齿轴强度，避免模态共振产生
  

（4）基于整车工况的效率提升技术

• 构建典型使用场景的重型电动车行驶工况

• 建立纯电动重型汽车用户道路载荷工况数据库
  

• 基于典型工况匹配合适的电机及速比，使得工况点位于电机高效区
  

6、AVL

7、德国波鸿鲁尔大学

• 比亚迪 彭旺《比亚迪商用车电驱动关键技术与发展》

• 吉利远程 上官云飞《吉利商用车醇氢电动技术的开发与应用》

• 绿传 吴潇潇《新能源商用车多挡电驱动传动方案及其关键技术》

• 一汽 陈德鑫《一汽解放重卡双电机电驱系统》

• 重汽 范志先《中国重汽双驱动桥重卡的电驱桥解决方案》

• AVL 王锟《AVL双电桥轴间载荷转移防滑控制在商用车上的应用》

• 德国波鸿鲁尔大学 谭博格《重型商用车用狗牙离合器式动力换挡电驱动系统》