电驱桥的分析和对比 - 第一篇

昵称39096373 2017-10-17

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近几年电驱桥越来越火，有读者让车叔分析一下这方面，车叔就斗胆聊一聊。前几篇里车叔会介绍一些相关的产品，最后会进行一些对比分析，聊聊主机厂的思路。

插播一下，最近正在火热连载的文章还有由车叔德国版编译的大众官斗真实故事：

电驱桥的概念很多年前就有，记得车叔好几年前去底特律SAE年会就看到有供应商在展示，不过当时是在混动和电动化大潮到来之前，主机厂兴趣没有现在这么高。最近随着混动和电驱化的趋势逐渐火起来，又有了很多新的产品和技术。在这第一篇里，车叔首先会聊聊：

ＧＫＮ

说到电驱桥肯定离不开GKN，其参与的保时捷918，标致3008，VOLVO XC90和S90，宝马i8和2系上的电驱桥项目给其带来了不少经验。以传动技术为基础的GKN，在加入了电驱系统之后。整体来讲属于高性能高比格，当然也可以想象其价格。

GKN已经在这里领域的经验包括同轴与非同轴的，单速的双速的，有无Torque Vectoring的。

在保时捷918上，与16000转，92kW电机匹配的是单速，非同轴式的传动系统。高速电机所匹配的车速可以达到265kph，超过这个车速后，会由离合器断开。这应该属于GKN第一款量产应用在电驱桥上的产品。

Porsche 918上的电驱桥

另外一个在混动领域具有一定开创性的车型是三菱的OUTLANDER PHEV。其复杂的混动系统给传动机构带来了不少挑战。

三菱OUTLANDER PHEV

在相对比较简单的后轴上，GKN给电机提供单速减速机构。而在较为复杂的前轴上，GKN提供更加定制化的多模式传动系统。通过相对独立的，发动机，发电机和驱动电机可以实现EV，串联和并联的不同模式。可以想象其控制上的复杂度。

OUTLANDER PHEV上的多模式传动机构

与前两者不同的是应用在宝马i8上的GKN两速变速箱，据称也是第一款用在电驱桥上的可变速传动系统。可承受超过100千瓦的输入功率和11000转的输入转速。可以看出来，i8的设计目标还是要兼顾油耗和效率的，因此两速机构对于效率和电机设计的帮助就体现出来了。

i8上的两速非同轴减速机构

而在i3上，由于成本更为重要，宝马和GKN将其从两速减至了单速。而由此也导致车速被限制到了150kph。

2系上的单速非同轴减速机构

另外，在宝马的2系上，配备了其第二代系统，承载功率70kW，同时，当车速达到125kph之后，传动系统会将电驱部分断开。而2系的这套系统也同样应用到了国内的X1上。

GKN电控可断开的差速器（electronic disconnect differential - EDD）

可以看出，宝马和GKN这对好兄弟真是共同走上人生颠峰。

看来宝马对于电驱桥产品的模块化应用很下工夫。而同时，GKN在其他客户那里也一直发展非常健康。

GKN2015年营业收入分析

需要说明的是，在宝马的几款产品中，GKN只提供变速机构。虽然不包括电机，但是这些项目帮助GKN积累了大量应用在量产电驱桥上传动系统的经验。在此之后，GKN与VOLVO合作，为XC90提供整体的电驱桥。

XC90动力总成

GKN eTwinsterX - XC90上的同轴两速减速机构

在XC90上的这套电驱桥已经是相当成熟的产品了，集成度非常高。发动机只驱动前轴，电驱桥只驱动后轴，控制灵活度更大，也省去了从横置发动机到后轴的传动轴，可以看出来为什么VOLVO是第一批运用这类技术和产品的。当然还有之前的标致3008和丰田RAV4用过类似的概念。总体来讲，这一产品对于看中布局和四驱的品牌会有非常大的帮助。

（GKN老板么？给俺来50万套！）

这套eTwinsterX也是GKN在今年德国法兰克福车展上的主力产品。和传统车桥比，主要有以下几个不同：

1). 最大的不同之一就是没有了传统意义的差速器，这一功能是由分别接到左右车轮的两套湿式离合片组实现的，同时还可以提供扭矩矢量分配（下图左下角的离合片组）。

2). 输出与出入同轴的设计让布局非常简便，不再像很多电驱桥那样有不规则的外形，主机厂的最爱。

3). 其在中间轴上运用的行星轮可以通过另一套湿式离合片组控制其介入，进而控制档位和转速。另外，湿式离合片组可以在不中断扭矩输出的情况下进行换档，无缝连接。

GKN eTwinsterX 内部结构

GKN eTwinsterX 低速档状态

GKN eTwinsterX 高速档状态

这套系统可以说是该有的功能都有了，是GKN在经过了这么多年和OEM密切合作之后，演进了几代后的产品。按照GKN的这些项目一路看下来，这是在电机功率，总体布局，扭矩矢量分配，变速机构等多方面的升级换代后，瞄准细分市场的主力产品。同时，也体现除了GKN深厚的功底，可以应付从新概念，定制，到量产等各种需求。

对于传统OEM来说，尤其是在传统动力总成方面有实力积累，计划用电驱桥来进行混动和四驱系统的补充和升级，最在乎的其实就是布局空间。因为原有平台就摆在那里，想挤进另一套动力系统实在不易。因此，同轴输入输出的设计对此帮助很大，而且对减重也有帮助。

另外，70kW左右的输出，也是瞄准了计划用电驱桥作为第二驱动轴的车型。功率不用太大，因为不需要独自驱动车辆于所有工况。而且这个尺寸的电机也刚好可以便于同轴式的布局。

同样的，两速变速机构也为减小电机尺寸带来了帮助，同时也瞄准了大型传统OEM对在效率和油耗方面的巨大压力。而扭矩矢量分配也符合其高端产品的定位。

可以说这是一个很有意思的系统工程，环环相套，值得学习。同时，随着供应商更深入的参与车型开发及平台化，除了硬件设计之外，软件的平台化和灵活度也越来越越重要。GKN的老大最近也在采访中再次强调了现在控制软件的重要性。对很多供应商来说，随着产量和产品数量的增加和客户数量的增长，一个好的软件平台和硬件平台同样重要。要想应对不同客户和随时可能变化的需求，MDB软件开发和一套成熟的工具链几乎是必须的。否则，每次软件修改后所需要进行的功能和安全分析，加上模拟和台架验证会带来巨大的压力。

下一篇里，车叔会继续分析其他品牌的类似产品。

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