鐘華　孫建　沈祖英　沈曉春

摘 要：傳統(tǒng)燃料汽車在使用過程中，由于燃料燃燒不足，會產(chǎn)生大量有害氣體，對環(huán)境造成極大污染。為了更好地解決當(dāng)前日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，在滿足人們出行需求的同時，電動汽車應(yīng)運(yùn)而生。它以電動機(jī)驅(qū)動輪的形式，有內(nèi)燃機(jī)和蓄電池兩種動力源，可以有效減少各種有害氣體的排放。在電動汽車的研發(fā)過程中，電動驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)至關(guān)重要。基于此，本文先是闡述了新能源汽車的概況和現(xiàn)狀問題，再從電動汽車電氣傳動系統(tǒng)的基本要求和電動傳動設(shè)備在電動汽車中的布置方式這兩個角度出發(fā)，對電氣傳動系統(tǒng)進(jìn)行了研究與分析。

關(guān)鍵詞：電動汽車;電氣傳動系統(tǒng);機(jī)電一體化

1 新能源汽車概述

我相信新能源的概念深深植根于人們的頭腦中，最常見的是風(fēng)能和太陽能，新能源汽車是指其能源系統(tǒng)不使用傳統(tǒng)能源的汽車。例如純電動和混合動力汽車，燃料電池汽車的主要優(yōu)點(diǎn)是具有良好的燃料經(jīng)濟(jì)性和減少廢氣排放。不會對環(huán)境造成污染，在運(yùn)行過程中不會產(chǎn)生較大的噪聲，純電動汽車是一種依靠動力電池提供驅(qū)動動力的汽車，與其他兩種車型相比，該車型的技術(shù)更加成熟，要求也相對簡單，只要有電力，它就能起作用。

2 傳動系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 單電機(jī)傳動系統(tǒng)傳動

目前，純電動汽車傳動系統(tǒng)是一種單引擎?zhèn)鲃酉到y(tǒng)，與內(nèi)燃機(jī)車的設(shè)計有許多相似之處。由于它與內(nèi)燃機(jī)車的設(shè)計有太多相似之處，所以結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，在原生產(chǎn)線上易于生產(chǎn)。

在電動汽車運(yùn)行的背景下，單引擎系統(tǒng)對發(fā)動機(jī)功率的要求很高，因此也會增加發(fā)動機(jī)的尺寸，增加質(zhì)量的重量，因為這在一定程度上限制了清潔電動汽車的發(fā)展。但現(xiàn)在對車輛性能的要求已不再簡單和成熟，而是能夠滿足生活的需要。

2.2 主電機(jī)+輪轂電機(jī)傳動

與單引擎系統(tǒng)相比，控制系統(tǒng)的組成更為復(fù)雜：它由兩個輪轂電機(jī)、一個電機(jī)控制器、主減速器和變速箱。

主發(fā)動機(jī)+發(fā)動機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)支撐新能源汽車，新能源汽車發(fā)展的關(guān)鍵在于主發(fā)動機(jī)，主發(fā)動機(jī)能夠為電動汽車的運(yùn)行提供足夠的動力，無論汽車是在加速還是在減速，動力也來自后輪的兩個輪轂發(fā)動機(jī)。主機(jī)+推進(jìn)系統(tǒng)采用前軸作為推進(jìn)裝置，為了提高備用功率，可采用電動汽車的兩輪往復(fù)電機(jī)作為輔助發(fā)動機(jī)，并能有效解決后發(fā)動機(jī)相對惡劣環(huán)境下的熱變形問題，如溫度、水、灰塵等。

2.3 雙電機(jī)雙軸驅(qū)動純電汽車

純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)是將純電動汽車的前后軸結(jié)合起來，采用發(fā)動機(jī)與驅(qū)動軸相結(jié)合的新型組合推進(jìn)系統(tǒng)，其中發(fā)動機(jī)、調(diào)速器與驅(qū)動軸構(gòu)成一個整體，三軸構(gòu)成一個平行關(guān)系，這使得驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常緊湊。

使用兩臺發(fā)動機(jī)的目的是為了在相同的車輛載荷下有更高的運(yùn)行效率。兩軸驅(qū)動可以充分利用整車的附著力，顯著提高車輛附著力的利用率?？s短了電動汽車的制動距離，提高了汽車的能量回收速度。

3 傳動操作系統(tǒng)中常見的問題

3.1 車橋轉(zhuǎn)動不方便

目前我國重型機(jī)械的駕駛情況很多，這些重型機(jī)械車輛的駕駛存在一定的困難和挑戰(zhàn)，很可能會使駕駛變得更重、更難控制，駕駛員在駕駛過程中非常繁瑣，很難再回到原來的狀態(tài)然而，重型機(jī)械車輛車軸轉(zhuǎn)向沉重的問題和原因很多，既有由于轉(zhuǎn)向鐵故障造成的，也有由于升降機(jī)牽引位置造成的，甚至還有其他類型的原因和問題。

3.2 變速器經(jīng)?？赡艹霈F(xiàn)亂檔和跳檔的情況

這種情況和問題很可能是車輛在行駛過程中切換后出現(xiàn)的，或者是在駕駛員換擋時工作不容易，換到更合適的檔位也不容易，換擋后甚至很容易轉(zhuǎn)向。產(chǎn)生問題的原因大多是由于換檔、安全問題和出口軸的缺陷;車輛的道路安全可能直接影響駕駛員的安全和乘客的人身和個人物品;如果車輛在高速公路上行駛時出現(xiàn)變速器和變速器錯誤，則有可能影響行車安全穩(wěn)定，對有關(guān)人員構(gòu)成重大威脅。

3.3 在進(jìn)行直線行駛過程中汽車車橋存在跑偏的問題

在進(jìn)行重機(jī)車輛的直線安全行駛過程中，行車駕駛員應(yīng)該牢牢把控住駕駛方向盤，才可以安全正常的運(yùn)行和駕駛，如果不慎在操控方向盤時出現(xiàn)一些放松的情況，重型機(jī)車就可能會存在著直線跑偏的情況，非常不利于駕駛員對于車輛的順利使用。這類相關(guān)的問題和情況形成原因也是多種多樣的，如果不經(jīng)過更加專業(yè)和合格的安全監(jiān)測，就無法輕易進(jìn)行判斷，特別是車輛左右輪的外傾角角度存在不同以及前輪軸承的維修調(diào)理不夠合格的情況等。

3.4 汽車駕駛中存在的車橋擺陣問題

目前，我國交通形勢十分復(fù)雜多變，機(jī)動車在高速公路上行駛的頻率和范圍都很高，而安全車輛對速度和機(jī)動性的要求也在不斷提高，但目前我國生產(chǎn)的許多車輛在高速公路安全行駛過程中可能存在軸移問題和情況，即車輛可能出現(xiàn)不穩(wěn)定、前瞻性強(qiáng)的情況，這可能取決于輪胎的安全性和質(zhì)量、車輪磨損等因素，這將給整個駕駛過程帶來非常嚴(yán)重的安全問題。

4 電動汽車電氣傳動系統(tǒng)的基本要求

汽車在運(yùn)行的過程當(dāng)中經(jīng)常需要面對比較復(fù)雜的路況，它們既需要在高速公路上飛馳，又需要能夠面對上下坡、臨時超車、緊急剎車等情況，同時還需要能夠適應(yīng)雨雪等惡劣天氣。無論在什么樣的條件下，車輛在運(yùn)行的過程當(dāng)中都要承受道路的顛簸與振動，確保駕駛?cè)伺c乘坐人的安全。對于電動汽車來說，電氣傳動系統(tǒng)代替了傳動燃?xì)馄嚨臋C(jī)械推進(jìn)系統(tǒng)，電池則代替了汽油來為車輛的運(yùn)行提供能源。電動汽車需要在滿足少排放目標(biāo)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)上述的各種目標(biāo)。這對電氣傳動系統(tǒng)提出了更高的要求。

4.1 對轉(zhuǎn)矩的要求

基速以下比較大的轉(zhuǎn)矩需要能夠適應(yīng)車輛在運(yùn)行過程當(dāng)中快速啟動的要求，同時還需要滿足車輛在運(yùn)行過程當(dāng)中的加速、負(fù)荷爬坡以及頻繁起停的要求。而基速以上比較小的轉(zhuǎn)矩則需要滿足恒定功率的要求，這樣才能使車輛以最高的速度在高速公路上行使，同時可以滿足車輛隨時超車的要求。

4.2 對系統(tǒng)保障的要求

電動汽車電氣傳動系統(tǒng)的操縱性能需要與司機(jī)平時的駕駛習(xí)慣相適應(yīng)，確保駕駛員在使用的過程當(dāng)中能夠平穩(wěn)運(yùn)行，乘客的乘坐環(huán)境比較舒適。與此同時，當(dāng)電氣傳動系統(tǒng)出現(xiàn)失效情況的時候，能夠確保車輛運(yùn)行的安全性。比如在電壓命令信號線、電流反饋線或者位置檢測線出現(xiàn)了斷路或者斷路的時候，電氣傳動系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)這些事故，能夠立即切斷電機(jī)的電源。從而避免引起車輛的振蕩、給駕駛員和乘客帶來不良的影響。

4.3 對轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍內(nèi)效率的要求

為了更好地滿足車電動汽車的實(shí)際運(yùn)行需要，電氣傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍內(nèi)效率需要滿足一定的要求，這樣才能使電池在一次性充電之后行使更長的距離。目前電動汽車電池的續(xù)航能力仍然是需要解決的重要問題，只有開發(fā)比能量更高的新型電池才能解決這個問題的主要辦法。與此同時，還需要進(jìn)一步減低電氣傳動系統(tǒng)的損耗率，提高能源的利用率。

4.4 其他要求

為了避免在使用過程當(dāng)中出現(xiàn)頻繁維修的情況，同時也為了更好地抵抗在使用過程當(dāng)中出現(xiàn)的顛簸與振動，電機(jī)與電控裝置的結(jié)構(gòu)應(yīng)該比較堅固，體積要盡可能小、重量也要盡可能輕。與此同時，目前電動汽車的價格還比較貴，這成為了人們購買電動汽車的重要顧慮，因此為了解決這一問題，電動汽車單位功率的系統(tǒng)設(shè)備價格要盡量降低。

5 電氣傳動設(shè)備在電動汽車中的布置方式

目前的電動汽車主要有傳電動汽車與復(fù)合動力電動汽車這兩大類。下面對這兩種電動汽車電氣傳動設(shè)備的布置方式進(jìn)行分析。

5.1 純電動汽車的電氣傳動設(shè)備的布置方式

第一是單臺電機(jī)的情況，在運(yùn)行的過程當(dāng)中主要是通過減速機(jī)與差動齒輪來驅(qū)動前后輪軸的。第二種是兩臺電機(jī)的情況，它們主要是共同通過減速機(jī)和差動齒輪來進(jìn)行驅(qū)動的。也有二者分別驅(qū)動減速機(jī)和差動齒輪的情況。第三種是車輪的電機(jī)可以直接進(jìn)行驅(qū)動。通常來說，電機(jī)會直接裝在車輪的輪箍內(nèi)，與車輪成為一體。這種情況下電機(jī)可以直接作為外轉(zhuǎn)子式，不需要減速帶。也有很多電機(jī)會作為帶減速帶的緊湊型結(jié)構(gòu)，這需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計。

5.2 符合動力電動汽車的電氣傳動設(shè)備布置方式

第一種是串聯(lián)復(fù)合式。串聯(lián)復(fù)合式的作用原理是電機(jī)通過減速機(jī)與差動齒輪來驅(qū)動前后輪軸，燃油發(fā)動機(jī)與交流發(fā)電機(jī)被獨(dú)立安裝在系統(tǒng)當(dāng)中。第二種是同軸并聯(lián)復(fù)合式。電機(jī)依然是通過減速機(jī)和差動齒輪來實(shí)現(xiàn)對輪軸的驅(qū)動，而燃油發(fā)動機(jī)則是通過自動離合器與電機(jī)實(shí)現(xiàn)同軸安裝的。第三種是異軸并聯(lián)復(fù)合式。這種形式的電氣傳動設(shè)備的前后輪軸是由不同的能源所驅(qū)動的，在實(shí)際運(yùn)行的過程當(dāng)中可以根據(jù)情況進(jìn)行自動交替。最后一種是小電機(jī)同軸復(fù)合式。小功率的電機(jī)會直接安裝在發(fā)動機(jī)的曲軸上，小容量的電池組可以為電機(jī)的運(yùn)行獨(dú)立供電。

6 結(jié)語

總的來說，近年來各種新型電池的研發(fā)與復(fù)合動力電動汽車的應(yīng)用推動了電動汽車的發(fā)展。為了更好地滿足汽車運(yùn)行的需要，為駕駛員和乘客創(chuàng)造良好的使用環(huán)境，對電氣傳動系統(tǒng)的發(fā)展與完善是十分重要的。在布置傳統(tǒng)設(shè)備的時候，需要根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的方式，為電動汽車的運(yùn)行提供根本保障。

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