新能源车“心脏”的挑战：混动/纯电传动系统的动态特性解析
在新能源汽车快速发展的当下，混动和纯电传动系统的技术突破成为行业焦点。然而，传动系统的动态特性问题却常常被忽视，这不仅影响车辆的性能和可靠性，还可能带来一系列的NVH（噪声、振动与舒适性）问题。今天，我们就来深入探讨一下混动/纯电传动系统的动态特性究竟要怎么分析，以及如何通过科学的方法解决这些问题，充分释放产品的性能。一、动态特性分析的重要性
混动/纯电传动系统由于受到瞬时载荷、交变载荷、谐波载荷等多种复杂载荷的作用，容易出现动态耐久问题、零部件冲击、微动磨损、敲击、振动等一系列问题。这些问题不仅影响车辆的使用寿命，还会降低驾驶体验。例如，为了避免传动系统中波动载荷引起齿轮失效，传统设计中通常会预留较高的安全裕度，但这会导致产品质量大、功率密度低。而电机的扭矩脉动、减重轮辐的波动效应等则会引发NVH问题，影响车辆的舒适性。因此，深入研究传动系统的动态特性，找到解决这些问题的方法，对于提升新能源汽车的整体性能至关重要。二、动态特性分析方法
动态耐久问题是传动系统面临的主要挑战之一。它主要包括波动载荷耐久问题和载荷分配耐久问题。波动载荷耐久问题主要出现在发动机/混合动力系统中，而载荷分配耐久问题则常见于双中间轴结构和行星轮系结构。 分析波动载荷耐久问题的步骤如下：首先，建立MASTA发动机-变速器动力模型；然后，添加时域发动机波动载荷；接着，运行时域仿真；之后，创建附加载荷，捕捉载荷增加；最后，根据时域计算结果，创建载荷增加耐久载荷谱，并对齿轮、轴承等零件进行静态及耐久校核。通过这一系列的分析步骤，可以准确地评估波动载荷对传动系统耐久性的影响。 双中间轴结构和行星轮系结构的载荷分配问题尤为突出。在双中间轴系统中，齿轮啮合相位、零件设计偏差、各系统配合关系、装配工艺以及零部件变形等因素都会影响均载问题。行星轮系结构中，由于设计、制造、装配等原因，各个行星轮承受的载荷不相等，部分行星轮载荷增加，部分载荷减少。通过引入行星架销轴孔位置误差和齿轮节距误差等参数，可以更准确地分析载荷分配的均载问题。齿轮敲击是变速器中常见的一种噪音问题，在瀑布图上表现为宽频带的噪音。它本质上是齿轮在齿槽之间来回偏摆和撞击所引起的，可分为Rattle齿轮敲击和Clunk齿轮敲击。 Rattle齿轮敲击主要发生在变速箱工作档位齿轮副之外的不承载齿轮副。当输入轴由于扭矩波动导致转速存在波动时，不承载主动齿轮的转速随之波动，而不承载的被动齿轮存在惯性，其转速并没有同时变化，因此产生了转速差。由于齿轮副之间存在侧隙，转速差导致两齿轮在侧隙间来回晃动敲击，产生噪音，并传递到壳体上。 Clunk齿轮敲击则常见于车辆的Tip in/out工况、过台阶/沟坎以及新能源车紧急制动高能量回收等工况。这些工况会导致传动系统扭矩产生瞬态变化或反转，而齿轮副之间存在侧隙，扭矩的瞬态变化或反转导致齿轮在侧隙间产生敲击，产生噪音激励，并传递到壳体上。三、解决动态特性问题的思路
要解决混动/纯电传动系统的动态特性问题，关键在于充分释放产品的性能，以最小的代价获取高功率密度与优秀的NVH性能。具体来说，可以从以下几个方面入手： 采用先进的设计工具和分析方法，如MASTA的多体动力学时域分析和高级时间步长分析，可以提高模型的准确性，降低时间成本。通过这些方法，可以更准确地评估传动系统的动态特性，从而优化设计，减少动态问题的发生。 在制造过程中，严格控制零件的精度和装配质量，减少零件设计偏差和装配误差对载荷分配的影响。例如，通过提高行星架销轴孔位置精度和齿轮节距精度，可以有效改善行星轮系的均载问题。 研发高性能的材料，提高齿轮、轴承等零部件的耐久性和抗疲劳性能，从而延长传动系统的使用寿命，减少因动态问题导致的零部件失效。 通过优化换挡策略和扭矩控制策略，减少瞬态载荷对传动系统的影响。例如，采用更平滑的换挡策略，可以降低换挡过程中的冲击载荷，提高传动系统的平稳性。四、结语
混动/纯电传动系统的动态特性分析是一个复杂而重要的课题。通过对动态耐久问题、齿轮敲击问题等进行深入分析，并采取优化设计、提高制造精度、加强材料研发和优化控制策略等措施，可以有效解决传动系统的动态特性问题，充分释放产品的性能，以最小的代价获取高功率密度与优秀的NVH性能。希望本文的介绍能够为新能源汽车产业的发展提供一些有益的参考，助力行业迈向更高的技术水平。【免责声明】本文来自网络或本公众 号原创，版权归原作者所有，仅用于学习等，对文中观点判断均保持中立，若您认为文中来源标注与事实不符，若有涉及版权等请告知，将及时修订删除，谢谢大家的关注
来源：汽车NVH云讲堂
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首次发布时间：2025-09-07
最近编辑：2天前
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