許笑月 蔡江

(西華大學(xué)機械工程學(xué)院 610039)

純電動汽車傳動系統(tǒng)研究綜述

許笑月 蔡江

(西華大學(xué)機械工程學(xué)院 610039)

通過對純電動汽車傳動系統(tǒng)的發(fā)展過程中四種典型的傳動系統(tǒng)方案進行研究和對比；提出當(dāng)前純電動汽車傳動系統(tǒng)發(fā)展中的問題與解決方式；展望了純電動汽車傳動系統(tǒng)的發(fā)展前景與趨勢。

純電動汽車；傳動系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)

0 引言

電動汽車主要由驅(qū)動、控制、傳動等各個部分組成。其工作原理是：由蓄電池提供恒定輸出電流，通過電力調(diào)節(jié)器等裝置進行轉(zhuǎn)換，成為適用于驅(qū)動電機的電流和電壓，從而實現(xiàn)傳動系統(tǒng)及整車的正常運行。電動汽車傳動系統(tǒng)的可靠性和安全性直接影響著整車運行[1]。

1 傳動方案

1.1 機械式傳動

最早的電動汽車主要采用的都是機械式傳動系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)類似于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車，以電動機取代發(fā)動機，配備的驅(qū)動電機一般具有較小的轉(zhuǎn)矩與較高的轉(zhuǎn)速等特點，而配備的變速器大多結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。但由于其零部件多、在傳動效率方面受到比較大的限制，無法在性能上滿足電動汽車的設(shè)計需求。

1.2 機電集成式傳動

顧名思義，機電集成主要是指將傳動系與電動機集成于一體，其傳動系統(tǒng)主要包括主減速器和差速器等單元。該傳動方式多采用傳動比在5—20的行星齒輪減速器。行星減速器相對其他減速器，具有精度高、剛性強、傳動效率高、扭矩/體積比大的優(yōu)勢。該傳動方式通過對傳動系統(tǒng)及電動機的集成設(shè)計，結(jié)構(gòu)小巧體積輕便，同時可以滿足純電動汽車對承載力、抗沖擊力及抗震能力等的性能需求且安全系數(shù)較高、循環(huán)壽命較長。但整車通過性變差，維修不便等[2-3]。

1.3 電動橋傳動

該傳動系統(tǒng)多采用在驅(qū)動橋內(nèi)同時安置兩部驅(qū)動電機的布置方式。其中，差速器僅在車輛轉(zhuǎn)彎時參與對車輪的控制，協(xié)助轉(zhuǎn)彎，而在車輛直行時停止工作。等輸出功率的單電機與雙電機相比，體積更為龐大,質(zhì)量也更高。采用電動橋傳動方式的電動汽車具有比前兩種傳動方式更好的機電集成水平,且在傳動效率方面得到了更好的保障。但另一方面，若保證驅(qū)動電機可滿足更多行駛工況下的行駛需求，就必須適應(yīng)更寬的轉(zhuǎn)矩變化范圍，對控制和加工技術(shù)要求較高，電動橋內(nèi)部的結(jié)構(gòu)也隨之更為復(fù)雜，增加整車成本，不利于后期維修[4]。

2 發(fā)展中的主要問題與解決方法

現(xiàn)階段制約純電動汽車發(fā)展的首先是蓄電池的續(xù)航能力問題。目前市場上使用的電動汽車完成一次充電后，續(xù)航里程一般為100～300 km，且僅在保持適當(dāng)行駛速度及具有良好的電池調(diào)節(jié)系統(tǒng)的前提下才能得到保證，續(xù)航問題成為電動汽車的主要弊端。其次是蓄電池壽命較為短暫，普通蓄電池可允許的充放電次數(shù)僅為300-400次，即使性能良好的蓄電池充放電次數(shù)也不過700～900次，按每年充放電200次計算，一個蓄電池的壽命最多為4年。

針對以上問題，在控制成本的前提下的解決辦法主要有：一是減少成員數(shù)量或增大車內(nèi)空間，以攜帶更多數(shù)量的電池，但是一味增加電池數(shù)量的方法存在很大限制。電池數(shù)量的增加必然會增大整車質(zhì)量及車輛的行駛阻力，所以急需開發(fā)具有更高的比功率及比能量的電動汽車能量儲存裝置。二是對電動汽車進行節(jié)能設(shè)計。

3 未來發(fā)展趨勢預(yù)測

傳動效率的提高是純電動汽車傳動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和終極目標(biāo)。未來關(guān)于傳動系統(tǒng)的研發(fā)會更加關(guān)注對純電動汽車中整個傳動鏈的集成研發(fā)，更多的考慮如何在保證各級傳動的安全性與可靠性的同時使各個傳動部件更好的配合工作以降低傳動損失。

另一方面，基于電動汽車與傳動內(nèi)燃機汽車存在的巨大差異，雖然當(dāng)前傳統(tǒng)汽車傳動系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成熟，但需考慮到電動汽車的特殊化，應(yīng)對其相關(guān)部件進行進一步研究以滿足電動汽車的性能需求[5]。

[1]Seyed M, Rezvanizaniani,Liu Z, et al. Vehicle (EV) safety and mobility. [J].Journal of Power Sources, 2014, 256：110-124. 2-28.

[2]李建，梁剛，劉?。冸妱悠嚨慕Y(jié)構(gòu)原理與應(yīng)用探討[J]．裝備制造技術(shù)，2011，1：108-109,117．

[3]楊陽．電動汽車機械結(jié)構(gòu)設(shè)計及有限元分析[J]．上海汽車，2014，2：3-7．

[4]任海.電動汽車輪轂電機車輪動力系統(tǒng)的研究[J].汽車電器，2008(2):7-12.

[5]Boulanger A, Chu A, Maxx S, Waltz D. Vehicle electrification: status and issues [J]. Proceedings of the IEEE, 2011, 99(6)：1116-1138.

U469.72

A

許笑月(1991—)，女，碩士研究生，主要研究方向為機電控制理論與應(yīng)用。E-mail：435440355@qq.com。