Estado de desarrollo y desafíos del conjunto de transmisión Como sistema de transmisión de potencia en accionamientos eléctricos, el reductor puede reducir la velocidad y aumentar el par para satisfacer la demanda normal de potencia de los usuarios. Incluye principalmente sistema de engranajes, cojinetes, diferencial, carcasa y otros accesorios. Los atributos clave y los requisitos de rendimiento son el tamaño del espacio, el peso, la eficiencia y el NVH. Los reductores de accionamiento eléctrico actuales presentan predominantemente un diseño de eje paralelo de una sola velocidad y dos etapas, que ofrece una estructura simple y una alta rentabilidad, lo que lo convierte en la solución convencional indiscutible. Sin embargo, a medida que los usuarios exigen cada vez más espacio y autonomía en los vehículos, la presión sobre varios subsistemas crece significativamente. Como componente crítico, los reductores de accionamiento eléctrico ahora enfrentan desafíos sustanciales en espacio, peso y eficiencia. Los principales fabricantes de equipos originales (OEM) y los gigantes internacionales del sistema de propulsión están explorando activamente arquitecturas innovadoras, como los arreglos de engranajes planetarios. Actualmente, los modelos de producción en masa con engranajes planetarios se encuentran predominantemente en vehículos de gama media a alta de marcas internacionales como Audi e-tron, Jaguar Land Rover I-Pace y Lucid Air. En China, solo la marca Jike y algunos modelos Geely adoptarán esta tecnología a partir de 2024. Mientras tanto, el mercado de la cadena de suministro de engranajes planetarios para automóviles de pasajeros está dominado casi en su totalidad por gigantes globales como Schaeffler y ZF. Fabricantes nacionales como Xingqu están expandiendo activamente su presencia en este campo. En el futuro, se espera que los engranajes planetarios coaxiales ganen una tracción significativa en el mercado, particularmente en los segmentos de vehículos de gama media a alta. El requisito de alta compacidad en los sistemas de transmisión ▶ situación actual Como componente clave del tren motriz, el tren motriz afecta en gran medida el diseño del vehículo. Con la creciente demanda del público por el espacio interior y el espacio del maletero, y la plataformización del vehículo y el tren motriz, se requiere que el tren motriz tenga una alta adaptabilidad al diseño del vehículo. Por lo tanto, se requiere que el espacio y la regularidad del tren motriz sean mayores. Como se muestra en la figura a continuación, el tamaño del sistema de transmisión afecta directamente la dirección X (dirección longitudinal del vehículo) del tren motriz y, por lo tanto, afecta el espacio en el automóvil o el espacio en el maletero. Figura 1 Diagrama esquemático del diseño del sistema de transmisión Fuente: Información pública El sistema de transmisión actual emplea predominantemente configuraciones de ejes paralelos, donde las dimensiones del eje X están directamente influenciadas por la distancia entre los ejes de entrada y salida. Los estándares de la industria para las dimensiones del eje X son generalmente como se describe en la tabla a continuación. Aunque las cajas de engranajes planetarios actualmente tienen una pequeña participación en el mercado, se proyecta que su demanda crezca significativamente en el futuro. Schaeffler, un defensor líder de las cajas de engranajes planetarios, ha desarrollado modelos con dimensiones de eje X 30% a 40% más pequeñas que los sistemas de ejes paralelos tradicionales. Tabla 1 Dimensiones X en la industria Salida de par <3000 Nm 3000-4000 Nm 4000-5000 Nm Dimensión del eje X <400 mm 400-600 mm 460-480 mm ▶ lanzar el guante El sistema de transmisión actual comprime el espacio al extremo. Después de reducir la distancia central, enfrenta riesgos de resistencia del eje al diente y NVH (ruido, vibración y aspereza). La distancia central reducida impone restricciones en los parámetros macroscópicos de los dientes del engranaje, incluyendo limitaciones del módulo, riesgos de flexión de la raíz y desafíos de resistencia de contacto de la superficie del diente. Además, la mayor respuesta de torque y las frecuentes demandas de frenado regenerativo en vehículos de nueva energía imponen requisitos de resistencia más estrictos en los dientes del engranaje y diferenciales. Se requiere optimización en la selección de materiales, procesos de tratamiento térmico y técnicas de fortalecimiento de superficies. La necesidad de sistemas de transmisión livianos ▶ situación actual Para los vehículos de nueva energía, particularmente los modelos eléctricos puros, la autonomía es una preocupación clave para los usuarios, mientras que el peso impacta significativamente la autonomía de conducción. El accionamiento eléctrico representa aproximadamente el 5% del peso total del vehículo, y el sistema de transmisión representa aproximadamente el 50% del peso del accionamiento eléctrico. Dado que el peso del sistema de transmisión afecta directamente tanto el costo como las dimensiones, el bajo peso también es un requisito crítico para el accionamiento eléctrico. Actualmente, los reductores de ejes paralelos dominan el mercado con una adopción superior al 95%, donde el peso se correlaciona con el par de salida, como se muestra en la tabla a continuación. La serie Zhi Ji L7/L6 incorpora carcasas de aleación de magnesio y aluminio, lo que permite un peso 30% menor que las carcasas de aleación de aluminio convencionales. Si bien los reductores planetarios actualmente tienen una pequeña cuota de mercado, se prevé un crecimiento significativo de su demanda. Como pioneros en la tecnología de reductores planetarios, las soluciones de Schaeffler reducen el peso entre 30% y 40% en comparación con los reductores de ejes paralelos tradicionales. Tabla 2 Relación entre el peso y el par de salida del reductor único par de salida <3000 Nm 3000-4000 Nm 4000-5000 Nm Peso (peso en seco) <25 kg 25-30 kg 30-35 kg ▶ lanzar el guante Para satisfacer la demanda de sistemas de transmisión ligeros, los reductores normalmente se optimizan a través del diseño estructural y la selección de materiales. La optimización estructural reduce directamente el uso del material, pero este enfoque también introduce riesgos de resistencia y confiabilidad, así como problemas de NVH (ruido, vibración y aspereza). Si bien las carcasas de aleación de magnesio y aluminio son rentables, sufren de fluencia a alta temperatura y poca rigidez, lo que exacerba aún más los riesgos de NVH. La necesidad de una transmisión eficiente ▶ situación actual Otro factor crítico que afecta el alcance del vehículo es la eficiencia de la transmisión eléctrica. Más allá de los estándares CLTC (Prueba y certificación de vehículos de nueva energía de China), la eficiencia de velocidad constante a alta velocidad se ha convertido en una preocupación clave para los usuarios. Las condiciones habituales de conducción a alta velocidad, como 100 km/h y 120 km/h, requieren sistemas de transmisión de alta velocidad y alta eficiencia con bajo par. Los factores clave incluyen la arquitectura de la transmisión, la disposición del eje, la selección de rodamientos, la precisión de los engranajes, el diseño de la cavidad de la carcasa y la elección del lubricante. Gracias a la adopción de aplicaciones de ensamblaje por parte de los fabricantes de equipos originales (OEM), las condiciones operativas optimizadas y los avances en la tecnología de componentes, la eficiencia CLTC de las cajas de cambios ha mejorado constantemente. Antes de 2020, la eficiencia CLTC rondaba generalmente los 97,%, y algunos fabricantes alcanzaban los 97,5%. Por ejemplo, el G9 de XPeng Motors (modelo 2022) demostró una eficiencia CLTC medida superior a 97,5%, mientras que el G6 (modelo 2023) alcanzó los 97,6%1. ▶ Arrojar el guante En la actualidad, el reductor de alta eficiencia se basa básicamente en la reducción de la pérdida de par y la pérdida de velocidad. Reduzca la pérdida de par mejorando la precisión del engrane de los engranajes, reduciendo la rugosidad de la superficie de los dientes y la tasa de deslizamiento, y utilizando rodamientos de bolas de baja resistencia a la rodadura. Reducción de la pérdida de velocidad: El cárter de aceite seco minimiza la pérdida por agitación de aceite y se recomiendan lubricantes de baja viscosidad. La alta precisión de engrane y la baja rugosidad de la superficie de los dientes plantearán mayores requisitos para la tecnología de mecanizado de engranajes de eje y el ritmo de producción, y también significarán un mayor costo de producción. La capacidad de protección del cojinete del engranaje del eje se reducirá cuando se seleccione un aceite lubricante de baja viscosidad, lo que plantea un mayor desafío para la confiabilidad del cojinete del engranaje del eje. La necesidad de una transmisión silenciosa ▶ Situación actual A medida que los consumidores priorizan cada vez más el silencio del vehículo, la falta de enmascaramiento del ruido del motor en los sistemas de transmisión eléctrica hace que su ruido sea más perceptible. Además, el ruido de las cajas de cambios de transmisión eléctrica generalmente se encuentra en el rango de frecuencia medio-alto que los usuarios pueden percibir fácilmente. Con los recientes avances en los procesos de fabricación de vehículos nacionales y la calidad de los materiales, la calidad general del sonido de los vehículos ha mejorado significativamente, lo que ha acentuado aún más el silbido de los sistemas de propulsión eléctrica. En los sistemas de transmisión modernos, los problemas de NVH se han expandido más allá del chirrido del eje al diente. Los clientes ahora priorizan la comodidad de conducción y la calidad acústica, al tiempo que notan ruidos metálicos y transiciones bruscas durante los cambios de par. Esto refleja la creciente complejidad de los desafíos de NVH en la ingeniería automotriz. En los sistemas de transmisión estándar, la cámara semihúmeda generalmente produce un nivel de ruido promedio de 5 decibeles (dB) a 1 metro de distancia y alrededor de 70 dB (A) en condiciones de par máximo, con algunos fabricantes logrando niveles de ruido por debajo de 65 dB (A). ▶ arrojar el guante En comparación con los vehículos convencionales, los vehículos de nueva energía enfrentan mayores desafíos de desarrollo de NVH (ruido, vibración y aspereza) debido a la ausencia del efecto de enmascaramiento de los motores de combustión interna y la creciente demanda de los usuarios de un habitáculo silencioso. El ruido del sistema de transmisión en estos vehículos se compone principalmente de sonidos de frecuencia media a alta, particularmente sensibles al oído humano. Con numerosos componentes rotatorios y desafíos significativos en la producción en masa y la estabilidad del ensamblaje, el ruido de la transmisión se ha convertido en una fuente importante de quejas de los clientes. El NVH (ruido, vibración y aspereza) es una percepción subjetiva estrechamente vinculada a consideraciones de costo. Dado que las expectativas de los usuarios varían según el segmento de vehículos, el establecimiento de objetivos de desarrollo de NVH debe alinearse primero con el posicionamiento del vehículo y la demografía del usuario objetivo. La resolución de los problemas de NVH abarca todo el ciclo de vida del desarrollo del vehículo. Una vez identificados, el proceso incluye pruebas, análisis, simulaciones computacionales, categorización de problemas, formulación de soluciones y validación. Más allá de un proceso de desarrollo sólido, la experiencia práctica juega un papel fundamental para abordar estos desafíos. Para abordar el chirrido del sistema de transmisión, la excitación estructural es la causa raíz, mientras que el control de la trayectoria es igualmente crítico. Las estrategias de mejora de NVH que abordan tanto la fuente como la trayectoria a menudo entran en conflicto con los requisitos de aligeramiento, a la vez que incrementan los costos. Más allá de la complejidad inherente y las demandas cambiantes de los desafíos de NVH, lograr un equilibrio multidimensional entre las medidas de mitigación de NVH, la reducción de peso y el control de costos plantea un desafío significativo en la toma de decisiones para los OEM y los proveedores en todos los niveles. El estado de desarrollo y el desafío de Gear 1. El requisito de rotación de alta velocidad de los engranajes ▶ situación actual Los engranajes de alta velocidad han sido ampliamente adoptados en los vehículos de nueva energía, principalmente por su capacidad de transmitir potencia de manera estable a altas velocidades. Su aplicación involucra múltiples aspectos que incluyen la selección de materiales, el diseño, la fabricación y la lubricación. La velocidad de los engranajes en los vehículos de nueva energía ha evolucionado de 12,000 rpm a más de 20,000 rpm, y ahora tiende hacia 30,000 rpm y más. El desarrollo de engranajes de alta velocidad ha aumentado los requisitos para el diseño de engranajes, la selección de materiales y la fabricación, especialmente en términos de control de la vida útil de los engranajes, la lubricación, la disipación de calor y NVH (ruido, vibración y aspereza). ▶ Fiabilidad a prueba: El funcionamiento a alta velocidad acelera la fatiga por contacto de la superficie del diente, la fatiga por frotamiento y la concentración de tensiones, lo que provoca fallos prematuros en los engranajes. Actualmente, se seleccionan materiales como el 20MnCr5 para engranajes, que ofrecen mayor resistencia, mejor tenacidad y un tratamiento térmico y una procesabilidad superiores. Lubricación y disipación de calor: A altas velocidades de rotación, los engranajes experimentan velocidades lineales más altas, lo que genera una mayor generación de calor durante el engrane y dificulta la formación de una película de aceite, lo que aumenta el riesgo de fallo. Esto también plantea mayores desafíos en el diseño de engranajes, que requieren especificaciones más estrictas en cuanto a propiedades antiaglomerantes, tasas de deslizamiento y velocidades lineales. Un perfil de diente bien diseñado es especialmente crítico, mientras que la selección de lubricantes y la lubricación proactiva de los engranajes son igualmente vitales. Equilibrado dinámico: A medida que aumenta la velocidad de rotación, el impacto de los factores de equilibrio dinámico en el NVH de los accionamientos eléctricos se intensifica gradualmente, y los requisitos de equilibrio dinámico para los componentes eje-diente se vuelven más estrictos. Actualmente, todos los componentes eje-diente incluyen requisitos de inspección de equilibrio dinámico. NVH de engranajes: Los rangos expandidos de torque, velocidad y frecuencia de rotación a altas velocidades de engranajes aumentan significativamente la complejidad del control de NVH. Esto plantea desafíos en la gestión de la excitación de engranajes y las rutas de transmisión del vehículo, lo que requiere un diseño coordinado tanto de los paquetes de sonido de la unidad eléctrica como de los paquetes de sonido del vehículo, junto con el aislamiento de vibraciones y ruido para las rutas estructurales. A velocidades más altas, los rangos de torque y velocidad se amplían considerablemente, mientras que el rango de frecuencia de rotación correspondiente casi se duplica, lo que complica sustancialmente el control de NVH. Como resultado, los paquetes acústicos se han convertido en una característica estándar en los sistemas de transmisión eléctrica. Fabricación de engranajes: Los requisitos de precisión para engranajes son cada vez más estrictos. Actualmente, la industria está haciendo la transición de los grados estándar nacionales 5-6 a los grados 5 y superiores, lo que hace que el proceso de fabricación sea más desafiante. El requisito de altas relaciones de engranajes ▶ situación actual Con el desarrollo del rendimiento del motor, la velocidad pico del motor aumenta gradualmente, el límite de la velocidad máxima se mejora gradualmente y el límite de la relación de engranaje se libera gradualmente. Considerando la aceleración del vehículo y la economía de la propulsión eléctrica, aumentar la relación de velocidad puede mejorar rápidamente el par motor del extremo de la rueda del vehículo y reducir el volumen del motor para alcanzar el índice económico. A medida que la velocidad máxima del motor se acerca a 20,000+, la relación de transmisión también muestra una tendencia gradual al aumento. Por ejemplo, Huichuan tiene proyectos de producción en masa con una relación de transmisión > 12, y Huawei tiene proyectos de producción en masa con una relación de transmisión > 13. Los diseños con relaciones de transmisión superiores a 13 se están convirtiendo gradualmente en la norma. ▶ lanzar el guante La aplicación de engranajes de alta relación de velocidad ha aumentado la dificultad tanto en el rendimiento como en la fabricación de los engranajes. Rendimiento NVH: Los engranajes de alta relación de velocidad suelen generar más ruido y vibración, y su diseño, selección de materiales y fabricación plantean mayores desafíos técnicos. En términos de confiabilidad, los engranajes de alta relación de velocidad deben soportar un mayor par y velocidad, y la velocidad lineal de engrane de los engranajes también es mayor, lo que plantea requisitos más estrictos en el índice de confiabilidad de flexión y contacto. Material: Con el aumento de la velocidad y el par, también se requiere un mayor rendimiento del material del engranaje, lo que debe considerar la resistencia y la resistencia al desgaste. En la fabricación, el engranaje de alta relación de velocidad es más sensible a la excitación de engrane del engranaje, lo que hace que el engranaje requiera mayor precisión y consistencia. Altos requisitos de NVH para engranajes ▶ situación actual A diferencia de los motores de combustión interna, los vehículos de nueva energía son más sensibles al rendimiento de NVH del engranaje, lo que requiere estándares de NVH más altos para los sistemas de engranajes, particularmente en términos de suavidad de transmisión y reducción de ruido. Los engranajes son una fuente de energía clave en los sistemas de accionamiento eléctrico. Dados sus largos procesos de fabricación y alta complejidad de control, los problemas de NVH (ruido, vibración y aspereza) en los engranajes representan un desafío significativo para la industria. Las estadísticas de la industria indican que el 70-80%1 de los problemas de NVH del mercado de accesorios provienen de cojinetes y engranajes, y los problemas relacionados con los engranajes representan el 50-60%. El NVH del engranaje es un contribuyente importante al rendimiento general de NVH del vehículo. A medida que los engranajes de alta velocidad y alta relación se vuelven cada vez más frecuentes, abordar los desafíos de NVH en los engranajes se ha convertido en la principal prioridad de la industria. ▶ lanzar el guante El NVH del engranaje involucra múltiples aspectos, como los engranajes, la transmisión eléctrica, el chasis y todo el vehículo. Es un índice de control sistemático con un amplio rango y una gran dificultad de control. Al comienzo del diseño, los riesgos deben identificarse y controlarse de antemano a partir de las dimensiones del diseño y la fabricación del engranaje y la trayectoria. En el diseño de engranajes, el NVH del engranaje del eje involucra muchos campos, como el diseño del engranaje, el mecanizado, el ensamblaje, la rigidez del soporte de la carcasa, la rigidez del cojinete, el modo del engranaje del eje, el modo de la carcasa, el modo de transmisión eléctrica, el modo del motor, la trayectoria de transmisión, la radiación acústica, etc. Figura 2: Puntos de control del chirrido del diente del eje Fuente: Compilado a partir de datos públicos En la fabricación de engranajes, los requisitos de precisión están aumentando. Aunque la industria actualmente se adhiere a los grados 5-6 del estándar nacional, las crecientes demandas de NVH (ruido, vibración y aspereza) ahora requieren métricas de precisión de engranajes específicas para superar el grado 4, lo que plantea desafíos significativos tanto para la precisión como para el aseguramiento de la consistencia. Dado el largo ciclo de procesamiento y las múltiples etapas críticas, los controles estrictos son esenciales en todas las fases, desde la selección del material y la producción en bruto hasta el tratamiento térmico, el acabado y el rectificado de engranajes. Cada proceso requiere una optimización precisa de los parámetros, lo que complica aún más la fabricación. El monitoreo integral es imperativo para los parámetros críticos de NVH, incluyendo la orientación del perfil del diente, el descentramiento acumulado, la rugosidad de la superficie, el análisis de Fourier, la ondulación de la superficie del diente, el perfil tridimensional, el equilibrio dinámico y los patrones de rectificado. El estado de desarrollo y los desafíos de los rodamientos Requisitos de alta velocidad para rodamientos ▶ situación actual En 2024, los requisitos de rodamientos de la industria generalmente especifican velocidades de rotación entre 16,000 y 23,000 rpm, con algunos OEM desarrollando motores de ultra alta velocidad durante las etapas previas a la investigación que requieren 30,000 rpm. Desde la perspectiva del uso de rodamientos por parte de fabricantes de equipos originales (OEM), las marcas importadas dominan las aplicaciones de rodamientos de alta velocidad, mientras que las marcas nacionales se están poniendo al día rápidamente tanto en desarrollo tecnológico como en verificación de instalación. ▶ Rodamientos de ultraalta velocidad con baja fricción y aumento de temperatura, que utilizan bolas de acero con tratamiento térmico especial o bolas de cerámica de bajo costo. Diseño de jaula ligera de alta velocidad para suprimir el "efecto paraguas" en los orificios de bolsillo, junto con I+D y simulación de diseño de materiales de jaula especializados. Los rodamientos de alta velocidad requieren una mayor precisión interna, como redondez, ondulación, rugosidad, perfil, descentramiento, etc. línea de tiempo 2015-2017 2018-2019 2020-2024 2025 2030 rodamiento dmN 800.000 1 millón 1,5 millones 180.000 2 millones Ejemplo de velocidad de rotación del rodamiento (unidad rpm) 6208→13000 6208→16000 6208→25000 6208→30000 6208→33000 Tabla 3 Cronología para la producción en masa de alta velocidad de rodamientos accionados eléctricamente (dmN: un parámetro de velocidad de rotación medido en mm·r/min) La necesidad de alta eficiencia en los rodamientos ▶ situación actual Los sistemas de accionamiento eléctrico actuales utilizan predominantemente rodamientos de baja fricción. Por ejemplo, la plataforma de accionamiento eléctrico XPeng XPower 800V emplea diseños de rodamientos de baja fricción líderes en la industria. Para equilibrar la redundancia del diseño de la caja de engranajes y las consideraciones de costo, la mayoría de los rodamientos de soporte del eje intermedio y de salida adoptan combinaciones de rodamientos de rodillos cónicos. Para una eficiencia operativa óptima, los rodamientos rígidos de bolas de baja fricción (DGBB) combinados con rodamientos de rodillos cilíndricos (CRB) o rodamientos de bolas de doble hilera (TBB) serían más adecuados. ▶ Los rodamientos de rodillos cónicos ofrecen una menor pérdida de fricción mediante un diseño optimizado de convexidad de brida, fabricación de ultraprecisión y jaula de nailon. El rodamiento se caracteriza por su miniaturización y diseño personalizado, utilizando acero de alta pureza con tecnologías especializadas de tratamiento térmico y refuerzo de recubrimiento. Seleccione la combinación óptima de eficiencia del rodamiento según las condiciones de operación reales, como DGBB + CRB, TRB o TBB. Demanda de desarrollo de cojinetes aislantes ▶ situación actual Con la adopción generalizada en la industria de plataformas de alto voltaje de 800 V para accionamientos eléctricos, los módulos de potencia en inversores han hecho la transición de IGBT a SiC, lo que resulta en velocidades de conmutación más rápidas. La alta dv/dt (tasa de voltaje a corriente) ha aumentado drásticamente el riesgo de corrosión eléctrica en los cojinetes, lo que exige una mejor protección del aislamiento. Si bien los cojinetes de bolas cerámicos híbridos ofrecen actualmente el aislamiento más ideal, sus exorbitantes costos de fabricación siguen siendo un importante punto débil de la industria. Mientras tanto, se están desarrollando activamente cojinetes de buje aislados de bajo costo, con fabricantes líderes como SKF, Ensk, Fuji Electric y Renben. ▶ lanzar el guante Desarrollo de cojinetes de bolas cerámicos de bajo costo y localización de la cadena de suministro de polvo cerámico. El cojinete de buje aislante se desarrolla con una impedancia de aislamiento objetivo de 800 Ω a 1 ~ 5 MHz. línea de tiempo 2018-2020 2021-2023 2024 2025 y más allá plataforma de voltaje 800,000 1 millón 1.5 millones 180,000 cojinetes del motor cojinete de bolas cojinete de bolas de cerámica híbrido La capa de aislamiento tiene una impedancia de 400Ω (1-5MHz). La capa de aislamiento tiene una impedancia de 800Ω (1-5MHz). Tabla 4 Tendencia de selección de plataforma y cojinete de voltaje Tendencias y planificación del ensamblaje del sistema de transmisión El sistema de transmisión eléctrica se está desarrollando hacia la dirección multiobjetivo de tamaño compacto, bajo peso, alta eficiencia y bajo nivel de ruido, lo que proporciona más espacio, mayor resistencia y un entorno de conducción más cómodo para el vehículo. ▶ Dirección de desarrollo: La tecnología de engranajes planetarios coaxiales se alinea con los objetivos de desarrollo de los sistemas de transmisión eléctrica y está emergiendo como la tendencia principal para los futuros sistemas de transmisión eléctrica, particularmente en productos de transmisión eléctrica de alto torque. Para brindar experiencias de alto rendimiento a los usuarios, los engranajes planetarios dominarán gradualmente el mercado. Tanto los fabricantes nacionales de equipos originales (OEM) como los fabricantes de primer nivel invierten activamente en esta tecnología y la desarrollan. Los componentes y procesos principales de los engranajes planetarios, como los anillos de engranaje, los mecanismos de engranajes planetarios, el estampado de los portaplanetarios y la soldadura, muestran un potencial de crecimiento significativo. Para satisfacer las demandas de los usuarios de un manejo óptimo y una potencia de salida versátil en diversos escenarios, se están implementando sistemas de accionamiento eléctrico distribuido (incluidos los de accionamiento distribuido central integrado, accionamiento lateral de las ruedas y motores de cubo), junto con sistemas de transmisión de varias velocidades, en aplicaciones especializadas, lo que mejora significativamente la experiencia del usuario en diversas condiciones y entornos operativos. Mientras tanto, la mayoría de los sistemas de accionamiento eléctrico de bajo par siguen utilizando configuraciones de transmisión de eje paralelo, lo que garantiza una relación coste-rendimiento óptima para los usuarios finales. ▶ Modelo de cadena de suministro y cooperación: Con el énfasis del país en la industria de vehículos de nueva energía, en comparación con la industria de la transmisión tradicional, el umbral técnico inicial y el umbral de inversión en industrialización para los sistemas de accionamiento eléctrico son más bajos, lo que promueve aún más el desarrollo continuo de la industria de sistemas de accionamiento eléctrico de nueva energía de China. Desde el dominio inicial de la cadena de suministro, esta ha evolucionado gradualmente hacia un enfoque de doble vía: cadena de suministro más sistemas de desarrollo y fabricación propios de los fabricantes de equipos originales (OEM). A medida que se intensifica la competencia en el mercado y mejora el nivel de integración de los sistemas de accionamiento eléctrico, la futura cadena de suministro estará más estrechamente integrada con los OEM, con una clara división del trabajo, para garantizar la estabilidad del mercado a largo plazo. Tendencias y objetivos para sistemas de transmisión de alta eficiencia. Con la mejora continua de los objetivos de eficiencia, se adoptarán progresivamente tecnologías como dientes de eje de ultraalta precisión, rodamientos de baja resistencia a la rodadura, disposiciones de eje con baja pérdida de aceite por agitación, sistemas de cárter de aceite seco con lubricante activo y lubricantes de viscosidad ultrabaja. Junto con el uso generalizado de reductores planetarios coaxiales, se espera que el objetivo de eficiencia CLTC para sistemas de transmisión supere los 98% para 2024. Las futuras mejoras de eficiencia trascenderán las actualizaciones aisladas de componentes o subconjuntos, centrándose en la optimización a nivel de sistema y las aplicaciones integradas multiestrategia. Las métricas de eficiencia serán más granulares, y los fabricantes de automóviles ahora priorizan las métricas de rendimiento del mundo real, como el rango de estado estable de 100 km/h y 120 km/h (más allá del punto de referencia CLTC (ciclo de prueba de trabajo ligero de China) convencional), para alinearse mejor con las necesidades de conducción diarias de los usuarios. Figura 3 Niveles de eficiencia de los reductores de la industria de accionamiento eléctrico en los últimos tres años La tendencia y los objetivos del diseño ligero De 2027 a 2030, se espera que los conjuntos de engranajes planetarios se adopten ampliamente en sistemas de accionamiento eléctrico de alta potencia y alto par, reduciendo el peso entre 30% y 40% en comparación con los estándares actuales. Con los avances en nuevos materiales (p. ej., carcasas de aleación de magnesio y aluminio) y procesos de fabricación (como soldar pernos diferenciales en lugar de tornillos y estampar carcasas diferenciales fundidas a presión), se proyecta que el peso del sistema de transmisión disminuya en un 5% adicional. tiempo 2027-2030 salida de torque <3000 Nm 3000-4000 Nm 4000-5000 Nm Peso (peso en seco) <15 kg 15-18 kg 18-25 kg Tabla 5 Relación entre el peso del sistema de transmisión y la salida de torque Tendencia y objetivo del sistema de transmisión de bajo ruido Para cumplir con los requisitos de comodidad cada vez más estrictos de los usuarios, el sistema de transmisión ha mejorado progresivamente su optimización de excitación y capacidades de simulación de ruta, con objetivos de NVH que varían entre las diferentes clases de vehículos. Junto con los avances en las técnicas de simulación, la investigación de NVH ha cambiado el enfoque hacia las condiciones de conducción críticas para el usuario. El énfasis inicial del desarrollo se ha trasladado del rendimiento de NVH con par motor 100% a escenarios reales como aceleración suave y conducción en estado estable. Los problemas de NVH son inherentemente desafíos sistémicos. A medida que aumentan las demandas de los usuarios, las soluciones para los problemas de NVH en los motores eléctricos están evolucionando desde soluciones aisladas hasta enfoques integrales a nivel de sistema, buscando un equilibrio entre la rentabilidad y la eficiencia. Esto incluye estrategias como el enmascaramiento de ruido para el ruido de fondo en la etapa de engranajes, el empaquetamiento acústico localizado y la optimización de materiales acústicos según la frecuencia. Gracias a los continuos avances en la fabricación de componentes para reductores de transmisión, los niveles de ruido en los sistemas de transmisión están disminuyendo progresivamente. El estándar de ruido del sistema de transmisión es de 1,5 m de ruido promedio, y la predicción de la tendencia objetivo se muestra en la tabla a continuación. Ruido de banco de media carga en condición de par completo tiempo 2024-2027 2027-2030 Modelo de gama baja 70 dB (A) 68 dB (A) Modelos de coche de gama media a alta 65 dB (A) 60 dB (A) Tabla 6: Tendencias de ruido promedio Tendencias y objetivos de dimensiones espaciales Para satisfacer la demanda de mayor espacio interior y diseño de plataforma del tren motriz, se requiere que el tren motriz sea compacto y de forma regular, y la transmisión se está desarrollando gradualmente desde un eje paralelo a una disposición coaxial planetaria. La disposición planetaria ofrece dimensiones espaciales superiores, particularmente en la dirección del eje X en comparación con las configuraciones de eje paralelo. Con una capacidad de salida equivalente, la configuración del eje X puede reducir el requisito de espacio en aproximadamente 40%. Tendencias y objetivos de los engranajes del eje Para cumplir con el desarrollo de vehículos de nueva energía, los requisitos de rendimiento de los engranajes son cada vez más estrictos. ▶ Aligeramiento: Con el desarrollo de vehículos de nueva energía hacia la ligereza, los engranajes y sistemas de transmisión también se optimizan para lograr un volumen y una masa más pequeños; la innovación estructural, los engranajes con distancias centrales pequeñas y las configuraciones de reductores planetarios se han convertido en la tendencia de desarrollo de la industria. ▶ Transmisión de alta eficiencia: Para mejorar la autonomía y la eficiencia energética general de los vehículos de nueva energía, los engranajes y sistemas de transmisión de alta eficiencia se optimizan continuamente en términos de eficiencia de conversión, relación de transmisión y densidad de par. Los engranajes de alta velocidad y alta relación se están convirtiendo en tendencia. ▶ Requisitos de alto rendimiento NVH: El control del ruido es fundamental para la comodidad de conducción de los vehículos de nueva energía. Los engranajes de alto rendimiento NVH se han convertido en un indicador de control clave en el desarrollo de engranajes para vehículos de nueva energía. La dimensión del diseño se controla de antemano, lo que implica un control de diseño multidimensional como la estructura del engranaje, el mecanizado, el ensamblaje, la rigidez del soporte de la carcasa, la rigidez del cojinete, el modo eje-diente, el modo de la carcasa, el modo de accionamiento eléctrico, el modo del motor, la evitación de órdenes, la trayectoria de transmisión y la radiación acústica. ▶ Materiales y fabricación: Se están adoptando progresivamente materiales de alto rendimiento, como aceros de alta resistencia, aleaciones avanzadas, materiales no metálicos y compuestos. Los requisitos de precisión para engranajes son cada vez más estrictos, con normas nacionales que exigen una precisión de Grado 5 o superior, y algunos parámetros alcanzan el Grado 4 o superior. Un sistema de control integral integra factores humanos, de máquina, de material, de método y ambientales en la fabricación de engranajes. La estricta coordinación de todos los procesos de mecanizado garantiza una precisión secuencial completa. La implementación de nuevas tecnologías como el bruñido, el rectificado de ultraacabado y la fabricación de engranajes de precisión mejora la precisión a la vez que mantiene la consistencia. ▶ Debido a la tolerancia de los dientes, los errores de mecanizado de los engranajes, los errores de ensamblaje, etc., el engranaje tiene un orden diferente al característico, por lo que el control de su precisión es fundamental.
