电动汽车的驾驶可靠性：平稳驾驶背后的科学原理

公司新闻 2025-05-22

电动汽车的驾驶可靠性：平稳驾驶背后的科学原理

电动汽车（EV）正在改变汽车行业，其吸引力不仅在于时尚的外观和强劲的性能，更在于材料科学的进步。

电动汽车的核心在于电动传动系统，它不仅包括电机和电池，还有确保一切顺畅工作的辅助部件。

通过金相检测，可确保电动汽车的可靠性和耐用性。

重型卡车电动汽车动力系统图示

------------以下是------------
电动汽车动力传动系统中的
七大关键部件

1、电机部件: 转子和定子

动力组合

转子和定子是电动汽车电机的核心动力系统‌，定子与转子通过电磁-机械能量转换实现电能向驱动力的高效转化。

需要在高压环境、热负荷以及复合应力等严苛条件下稳定运行，这对组件的材料选择与制造工艺直接决定了电机的功率密度、能效水平及运行可靠性。

定子及其外壳切割示意图

幕后的科学

定子通常采用硅钢叠片（电工钢）制成，其磁性需通过微观结构参数管控质量。

通过金相制备，可分析晶粒尺寸与相组成；针对材料缺陷，可通过金相观测样品的显微裂纹。

转子采用钕铁硼（NdFeB）永磁体。需通过金相检测管控转子夹杂物尺寸/有害相或缺陷，这些夹杂物/有害相可能会影响转子的性能。

我们还要检查磁体固定工艺是否合格，管控环氧树脂粘接与不锈钢护套过盈配合情况等。

2、变速箱部件:齿轮-轴

轴承系统

电动汽车的挡位可能没有汽油汽车多，但它们的挡位需要承受巨大的扭矩。

电动机能产生超乎寻常的扭矩，这对加速非常有利，但对动力传动系统也是一种挑战。

幕后的科学

齿轮和轴通常由表面硬化钢制成，这种材料使其具备承受负荷的弹性和将磨损降至最低的特性。

金相测试可以检查渗碳、氮化或感应淬火等热处理工艺所产生的表面硬化深度、表面微观结构以及碳化物分布，从而确保零件的可靠性。

残余应力分析在此过程中也至关重要。适当的残余应能够使这些零件更加坚固，但如果出现过大的残余应力，则可能会造成零件疲劳失效。

轴承要求在高速平稳运转时不能在负荷下发生断裂，这意味着需要定期检查轴承表面硬度、滚动接触疲劳等。

3、电力电子散热组件

逆变器和充电器等电力电子设备是电动汽车的大脑。然而，这些大脑在运行过程中会产生大量的热量。

因此，保持这些系统的冷却对于确保汽车顺利运行至关重要。

幕后的科学

冷却板和散热片通常由铝或铜制成，因为这些材料具有出色的导热性能。

这些材料需要经历大量的加热和冷却循环，我们必须确保它们在长期的热应力下不会发生开裂。

金相分析则可确认零件是否出现显微裂纹及管控铝合金晶粒度。

此外，还需检查铝制散热器的阳极氧化表面层，通过金相检测分析其膜厚及硬度是否符合要求。 

4、电池组结构和电气触点

电池组是电动汽车的能量储存核心，其内部结构与电气触点紧密相连，共同确保车辆的正常运行。

电池组由大量锂电池组成，只有在保持良好连接的情况下，才能发挥出最佳性能。

电气触点和结构外壳的设计与质量，是保障电池组安全和高效运行的关键因素。

锂离子电池横裁面
层状结构的电子显微镜(EDS)分析示意图

幕后的科学

在电池组的制造过程中，金相检测广泛应用于焊缝、接头和电池模块框架的检测，以确保其质量的可靠性。

特别是连接电池与母线的焊缝，其质量直接关系到整个系统的稳定性。

激光和超声波焊接技术虽然先进，但在实际应用中仍需通过严格金相测试来确保其可靠性。

结构外壳通常采用铝材制造，需要检测铸造时是否出现气孔等缺陷。

通过金相测试及力学性能等检测和维护措施，可以确保电池组在各种工况下都能稳定运行，为电动汽车提供可靠的动力支持。

5、传动轴和车轴

传动轴和车轴是电动汽车动力传输系统中的关键组件，它们将电机产生的扭矩传递到车轮。

这些部件不仅需要承受巨大的扭矩，还必须具备足够的强度和可靠性，以应对各种复杂工况。

幕后的科学

在制造过程中，传动轴和车轴会经过严格的金相和力学测试。

金相测试用于材料微观结构的管控，如：晶粒结构，非金属夹杂物及带状组织分析。

良好的晶粒结构能够提高零件对反复扭矩载荷的抵抗力，从而延长其使用寿命。

此外，零件还需进行力学检测，以验证其强度和韧性符合标准。

表面硬化处理是提高传动轴和车轴性能的重要工艺。

通过渗碳或感应淬火的表面，能够有效抵抗零件的磨损和冲击，而内部保持一定的弹性，以适应复杂的受力情况。

这种表面硬度与内部韧性的结合，使得传动轴能够在长期使用中保持稳定，不易出现开裂等故障，确保动力传输的可靠性和安全性。

6、动力总成冷却管和接头

冷却系统为电力电子设备提供冷却，并负责维持电机、电池和动力总成在最佳温度范围内运行。

管路和接头作为冷却系统的动脉，负责冷却液的循环，确保所有部件的正常运行。

幕后的科学

冷却管通常由铝合金或不锈钢制成，因为它们具有良好的耐腐蚀性。

但焊接处的情况就比较棘手--异种金属和焊点会因腐蚀而失效。

金相分析可用于检查焊接质量，并确保从到热影响区再到焊缝只存在合格的微观结构。

热疲劳是另一个主要考虑因素。

这些管道会经历持续的温度变化，从而导致开裂。

常规测试有助于发现热疲劳的早期迹象，这样我们就能在零件失效前加以管控并解决。

7、高压电缆和连接器

高压电缆和连接器负责在整个车辆中分配电力，从电池到电机以及所有其他需要电力的系统。

它们需要在机械振动、温度变化和自然环境暴露等条件下保持可靠性。

压接连接器的横裁面和纵裁面示意图

幕后的科学

在材料选择上，我们经常使用铜或铝作为导体，但必须确保它们在各种情况下都能保持稳定的连接。

金相测试的重点是连接器末端等受力点，因为疲劳往往从这些地方开始。微小的振动也会磨损连接器，并发生摩擦腐蚀。

金相检测可以及时发现这些问题并改善生产工艺。

问为什么这些部件对电动汽车的可靠性至关重要?统部件进行金相和力学测试并非可有可无，而是实现可靠、高