一文了解新能源汽车电驱动总成制造技术

随着时光的流转，电驱动总成在技术的驱动下不断地演进和改进。其发展的核心理念在于实现轻量化、高速化、低噪声以及一体化的目标。在追求轻量化的道路上，工程师们不断探索新的材料和设计理念。碳纤维、铝合金等轻量化材料逐渐被广泛应用，同时，通过优化设计，如采用新型的空气动力学设计和模块化设计，使得电驱动总成的重量得以大幅减轻。这样的轻量化设计不仅提高了能源利用率，也使得电动汽车的续航里程得到了显著提升。

一体化压铸

三电系统通常占据新能源汽车质量的30%～40%，因此，三电系统是新能源汽车轻量化的主要方向。相比传统汽车，新能源汽车的三电系统将导致整车质量增加，三电系统会额外增加200～300kg的质量。新能源汽车动力总成系统比传统燃油车重1.5～4.0倍。目前，三电系统的电子壳体、电动机壳体、电控壳体、电池构件及电池箱都使用的是铝压铸产品。

强力珩齿

电动车对电动机的要求极高，转速范围在15000～30000转/分，噪声限制NVH也极为严格。此外，动力齿轮需要达到4～5级的精度，波纹度和表面粗糙度也要非常高。为了满足这些要求，必须采用强力珩齿工艺。这种工艺的特点是机床对于磨齿具有更小的退刀间隙，齿面加工为鱼刺纹，不同于传统磨齿的直线型纹路。此外，强力珩齿工艺具有更好的NVH特性，能够有效降低噪声，适合用于高速旋转的电动机轴。

行星齿轮

锥齿轮结构与传统的差速器差异很大，采用行星齿轮可实现小型化。多个外部齿轮绕着中间齿轮旋转，行星齿轮承载能力强、体积小，多个行星齿轮相互配合作用，每个齿轮传动之间的效率损失只有3%，几乎无反冲。行星齿轮的结构如下图所示行。星齿轮的加工工艺流程为：锻造、车削、强力刮削、热处理、磨孔珩孔、平面磨、珩齿、清洗。

切削技术

电动机是新能源汽车的核心部件，其制造要求高精度、高效率和高可靠性，特别是切削精度直接影响汽车的质量。许多刀具企业针对驱动电动机壳提供了整体解决方案，例如森泰英格的镗刀，采用合金钢整体轻量化设计，刀体质量控制在18kg以内，多台阶PCD导条式可调镗铰刀，多切削刃，内冷设计。相较于单刃镗刀，其效率提高了6倍以上。此外，森泰英格自主研发了可转位强力车齿刀，采用高刚性精密定位接口技术和复合基多熵纳米涂层技术，使刀片耐磨性更好，寿命更长。电动机轴花键的加工方法多种多样，过去主要采用车削、铣削、滚切和磨削等加工方法。滚轧刀通过数控机床进给，其优点在于刀具可以在任意位置切入工件，而不像传统的搓齿工艺受齿条长度的限制。

随着电驱动的一体化，电动机轴最受欢迎的加工方式还是冷挤压成形工艺，因为冷挤压的工件尺寸准确、强度高。从生产厂家的角度来说，冷挤压工艺节约材料，生产效率高，适用面广。

总体来说

当前，电动机驱动系统呈现出多样化的发展态势。美国倾向于采用交流感应电流电动机，其优点在于结构简单、可靠且质量轻，然而控制技术较为复杂。日本则采用永磁直流电动机，具有效率高、质量小的好处，但成本较高，且在高温环境下退磁抗震性能较差。德国和英国正在大力开发开关磁阻电动机，其优点在于结构简单、可靠且成本低，但缺点是质量较大，易产生噪声。

未来电驱动系统的发展趋势有以下几方面：一是将加入更多功率电子，形成多合一集成化，以三电域控制器实现智能化；二是热管理系统的集成化；三是SiC、GaN三代半导体在功率器件中逐渐应用，实现电驱动系统高压化。此外，随着产品的高速、高性能、一体化及轻量化发展，对工艺产生了新的要求，对加工精度和刀具寿命也将带来巨大的挑战。