一、整车输入和电驱桥边界设计参数
在进行电驱桥设计开发之前，需要整车部门给出如下主要参数：
满载总重；
最高车速；
爬坡度，或路面附着力系数、轮胎阻力、驾驶室风阻等。
电驱桥重量和离地间隙
其中总重和车速容易给出，而第三项的最终目的是结合前两项计算电驱桥的最大输出扭矩，具体来说，电驱桥的扭矩可以有如下三种方法获取：
1、根据最大爬坡度获取电驱桥扭矩
这种方法一般适用于坡度较大的非铺装路面，根据车辆总重和路面夹角，就可以计算出沿斜坡向下的分力，做一个简单的重力分解即可。
如：总重49吨，爬坡度20%，沿斜坡向下分力
F=49T×1000×9.8N/kg×sin（arctan20%）=94167N
车轮滚动半径按0.52m，则整车需要的扭矩为94167N×0.52m=48967Nm。
注：这只是计算了抵抗重力需要的扭矩，没有考虑轮胎和路面阻力等因素。
2、根据车辆需要克服的路面阻力计算扭矩
这种一般是较为平坦的公路使用场景，具体计算过程教科书都有，不再赘述。
3、根据燃油车情况进行比对设计
如380马力燃油自卸车匹配了两根扭矩为5万Nm的传统后桥，则电驱桥可以按照5万Nm进行设计。
4、电驱桥重量
簧下质量影响整车平顺性，变化较大时，需要调整转悬挂系统参数。目前重卡电驱桥重量一般不超过1100kg。
5、离地间隙
离地间隙影响整车通过性以及电机或减速器是否容易磕碰，以13吨/5万Nm电驱桥为例，按照带不带轮边减速器两种情况来核算离地间隙：
（1）不带轮边减速器的主减，差速器大齿轮直径可以设计在450mm左右，可以设定齿轮模数6.5，齿数70，分度圆直径455（对标457），齿顶圆直径475，算上空腔和桥壳壁厚，车桥中心线距离主减最低点260mm，车轮滚动半径520mm，离地间隙260mm，此种电驱桥可用于公路运输。
（2）带轮边减速器的主减，差速器大齿轮直径设计在310mm左右（对标奔驰300），齿轮模数6，齿数51，分度圆直径306，齿顶圆直径326，算上空腔和桥壳壁厚，车桥中心线距离主减最低点183mm，车轮滚动半径520mm，离地间隙337mm，此种电驱桥可用于非铺装路面的工程车场景。
关于轮边行星齿轮减速器：
速比3.2左右时太阳轮强度最好，可以用于公路场景，但行星轮尺寸过小设计困难；
速比3.5左右时太阳轮与行星轮强度最为均衡合理；
速比3.9左右能输出最大扭矩2.5万Nm；
速比4.2左右太阳轮强度弱，可用于扭矩不大的客车桥。
关于轮边行星排的成本，直齿的齿圈×1+行星轮×5+太阳轮×1约为500元；算上行星架、齿圈支架、齿轮壳等，一侧的总成本约为1000元；斜齿的价格是直齿的1.5～2倍。
6、小结
简单来说，电驱桥需要的设计输入参数主要就是两个：最大扭矩和最高转速。
对于滚动半径为0.52m的轮胎来说，车轮转速在600rpm以上即可达到120km/h的最高车速。
我们也可以根据整车工况和使用场景需求对电驱桥的扭矩做个简单的分类：
标载公路车：电驱桥输出扭矩4万Nm；
重载公路车：电驱桥输出扭矩5万Nm；
重载非公路车：电驱桥输出扭矩6万Nm。
所以对重卡电驱桥来说，大概就是4/5/6万Nm和600rpm两个主要参数。
注：上述给出的扭矩是基于可上牌的车辆，超宽的宽体自卸车不在此列，其车桥输出扭矩范围较大，可达6～10万Nm。
二、电驱桥开发策划--构型选择
在确定了电驱桥的扭矩和转速以后，在进行具体设计开发之前，还面临着电驱桥的选型问题。
目前业内电驱桥的结构形式可以说五花八门、百花齐放，最近5年可以查到的电驱桥构型专利就超过200个，总结来说，电驱桥构型可以分为如下几类：
（1）集中式还是分布式
单电机肯定是集中式，双电机可能是集中式，也可能是分布式；最简单的区别就是看有没有机械差速器。
目前的主流是集中式，也就是带机械差速器；尽管大家都在说分布式是未来的技术，但分布式面临两个困难：一是电子差速的控制，二是如果加多挡变速器，难度会增加。例如，如果是双后桥驱动，就需要4个变速器，相当于每个车轮都配一个电机和变速器，难度可想而知。
分布式有三个细分构型：中央电机分布式、轮边电机、轮毂电机。
（2）单电机还是双电机
目前主流单电机是与车桥中心线平行布置；双电机可以在车桥同侧布置，也可以前后两侧布置。
单电机的优势是结构简单，劣势是重量较大，且无法避免换挡时的顿挫感和动力中断。
双电机的优势是降低电机重量，节约一部分成本，且可以前后布置，平衡电驱桥的重心，另外从功能来说也有两个好处：一是可以做成换挡动力不中断，二是两个电机可以做功能划分，如一个电机负责低速大扭矩起步，另一个负责高速巡航。
（3）单挡还是多挡
目前重卡电驱桥主流是多挡变速器，在此简单计算一下单挡的问题：由前面可知，最高车速限制了电驱桥最高转速不能低于600rpm，而目前电机的最高转速在10000rpm～15000rpm（电机最高转速根据转轴油封和轴承线速度的限制来决定），所以单挡电驱桥减速器速比最大不超过25；那么要达到车轮5万Nm的转矩，电机最大输出扭矩就要达到2000Nm，而2000Nm/15000rpm的电机很难做，成本也贵上天。即使做成分布式，也要达到1000Nm/15000rpm，初步估算这种电机重量在200kg以上，成本1万元以上。（此处电机最高转速、最大扭矩的设计没有考虑电机高效区与常用使用工况匹配等因素，只考虑扭矩和转速的硬性要求）。
如果设计成两挡，假定速比为45和15，电机峰值扭矩50000Nm/45=1111Nm，电机峰值转速600Nm×15=9000rpm，对电机的要求显著降低了。
如果设计成四挡，假定速比分别为7、15、26、53，电机峰值扭矩50000Nm/53=943Nm，电机峰值转速600rpm×7=4200rpm，对电机的要求降得更低了。
从上述计算可以看出，多挡变速器起到的主要作用就是对功率的调节，本质就是商用车吨功率太低，乘用车能达到100～200kW/T，而重卡只在10～20kW/T范围内，差了10倍。
相同输出条件，单档和多档的差异最大的是：单档对电机性能指标要求会更高，而多档对AMT控制要求会更难。
变速器通过大速比放大扭矩，通过小速比提高车速，通过变速功能把电机的功率潜力挖掘到极致。
单档会使电机成本增加，多档会使变速器成本增加，具体设计时，需根据成本、效率、重量等要求选择合适的产品。
关于电驱桥的挡位设置，我们可以简单归纳为：轻卡单挡、中卡两挡、重卡四挡、超宽矿用车六挡。
（4）平行轴还是同轴
这里的“轴”有两层含义：
一是减速器与电机是否同轴，同轴电机一般在乘用车和轻卡电驱桥中出现，重卡中较少见。同轴产品设计上难度更大，因为输出轴要从电机中穿过去，电机端轴承不能太小，若产品分开冷却，则轴承油封是考验；若集中润滑冷却则考虑润滑油对产品寿命的影响；同轴对工艺要求更高，产品成本相比平行轴会高很多。
二是变速器是平行轴还是同轴，其实这个问题说的是变速器里用不用行星排减速，包括轮边减速器。
一般工程用重卡可以使用轮边行星减速器，速比3.4～3.9，采用圆柱直齿齿轮，工艺成熟，成本低廉。
而变速器中，可以全部使用平行轴减速，也可以使用行星排；行星排既可以作为减速部件，也可以作为换挡元件；而当行星排作为换挡元件时，就有“锁死固定速比”、“减速比”和“自由运动、动力脱开”三个状态，而动力脱开对减少电耗有积极意义。
（5）同桥并联还是异桥搭配
这里说的是双后桥车型：使用两根完全相同的电驱桥，还是用两根不同的电驱桥搭配使用？
如中桥使用固定速比的单电机，后桥用双电机四挡电驱桥；后桥负责低速大扭矩起步，中桥负责高速巡航，功能上有机互补，还能有效降低成本。
三、小结
由于商用车使用场景差别很大，工况更是千差万别，所以电驱桥的开发也没有统一的一套规范，并且同时有多个构型可供选择，技术方案没有优劣之分，只有适不适合，需要电驱桥工程师与整车部门人员根据具体使用情况共同确定。
编辑：宋祥峰
校对：张晓东、白学森
