宋文璽

摘 要：本次研究最主要目的為優(yōu)化新能源汽車傳動系統(tǒng)，從新能源汽車傳動系統(tǒng)基本組成與工作原理入手，詳細介紹了傳動系統(tǒng)的主要類型，針對汽車傳動系統(tǒng)缺陷提出了主傳動軸、從傳動軸優(yōu)化設計方案，起到適應性調節(jié)主傳動軸兩組從傳動軸輸出轉矩的目的，進而穩(wěn)定車輛行駛。結果表明優(yōu)化設計方案可有效優(yōu)化新能源汽車傳動系統(tǒng)，結果具有實用性。

關鍵詞：新能源 傳動系統(tǒng) 優(yōu)化策略

1 引言

隨著新能源汽車的不斷發(fā)展，各大汽車廠商推陳出新，為消費者提供了更加舒適、經濟的產品，但新能源汽車要想在市場中占據一席之地，需要不斷朝著經濟性、動力性同時兼具的方向發(fā)展。因此，優(yōu)化新能源汽車傳動系統(tǒng)，提高車輛動力表現勢在必行，不僅可實現節(jié)能減排目標，還可促進車輛市場穩(wěn)定發(fā)展。傳動技術設計與內燃機汽車結構設計基本相同，但是機械特性完全不同，所以在優(yōu)化時需要結合新能源汽車的特點深入研究電機特性，優(yōu)化設計輸出矩陣，為新能源汽車提供具備調節(jié)輸出轉矩的傳動系統(tǒng)，達到適應性調節(jié)主傳動軸的從傳動軸輸出轉矩目的，穩(wěn)定汽車行駛。

2 新能源汽車傳動系統(tǒng)的主要類型

2.1 單電機傳動系統(tǒng)

市場上比較常見的純電動汽車傳動系統(tǒng)均為單電機傳動系統(tǒng)，其主要配置類似于內燃機汽車結構，整個工作由控制器、變速器、電源及電動機即可完成，相對穩(wěn)定，且方便操作。但是對功率具有較高的要求，在設計之時需要重點對電極質量、尺寸進行考慮。當前，制造單電機傳動系統(tǒng)的技術已經成熟，隨著經濟發(fā)展，新能源汽車技術可以更好地適應社會發(fā)展需求，自身整體性能不斷提升，有效推動社會發(fā)展。

2.2 主電機+輪轂電機傳動

相比單電機傳動系統(tǒng)，主電機+輪轂電機傳動系統(tǒng)具有更復雜的設計結構，主要組成包括變速箱、主減速器、電機控制器和輪轂電機，詳見圖1。由這一類系統(tǒng)所控制的新能源汽車主要依靠主電機進行行駛，差別于單電機，主電機可以無限為新能源汽車提供功率，在超負荷運行之下，輪轂電機可有效保護主電機。此類汽車主要驅動力為前軸，輪轂電機是輔助驅動力，主要作用為保證功率穩(wěn)定性。該系統(tǒng)可以更好地應對惡劣環(huán)境，散熱良好。

2.3 雙電機雙軸驅動純電汽車驅動系統(tǒng)

此系統(tǒng)屬于新型驅動之一，主要工作原理為采用電機結合方式組合前后橋，主要組成包括驅動橋、減速器、主電機，詳見圖2。三部分軸之間緊密相連，有效保證驅動系統(tǒng)穩(wěn)定運行。整個系統(tǒng)之中共有兩臺發(fā)動機，增加車輛承載負荷，使工作效率得到有效提升。雙軸驅動設計可使汽車性能得到全面提升，保證汽車運行時產生再生制動，有效縮短制動距離，使其能量回收率得到有效提升。

3 新能源汽車傳動系統(tǒng)優(yōu)化方案

3.1 系統(tǒng)結構

主傳動軸端部設有轉矩調節(jié)箱，呈矩形盒體結構，是一個堅固且結構穩(wěn)定的箱子，用于容納和支撐內部的傳動組件，內部設置第一腔室，為容納傳動軸和相關組件，可有效保證工作穩(wěn)定性和準確性。共有兩組從傳動軸，左右對稱分布在主傳動軸的兩端，與主傳動軸平衡配置，有助于分散負載和提供穩(wěn)定的傳動。兩組從傳動軸端部和主傳動軸端部都伸入第一腔室當中，有效保證傳動組件之間的緊密配合和傳動效率；主傳動軸伸入內部的一端一體設置有圓臺狀結構的轉矩調節(jié)塊，這種結構主要用于調整或控制傳動的轉矩，確保系統(tǒng)在不同工作條件下的穩(wěn)定性和效率。從傳動軸端部一體設置有轉矩調節(jié)塊之間相對應的從動齒輪，從傳動軸上的從動齒輪與主傳動軸上的轉矩調節(jié)塊相互配合工作，以確保傳動的連續(xù)性和準確性；而轉矩調節(jié)塊的表面固定設置有多組與從動齒輪之間嚙合傳動的主動斜齒輪[1]。轉矩調節(jié)箱的左右兩側均設置有供從傳動軸活動的活動槽，允許從傳動軸在需要時有一定的活動空間，更好地適應不同的工作條件。

3.2 工作原理

當從傳動軸相對主傳動軸轉動轉向時，即從傳動軸以不同的方向旋轉之時，其端部從動齒輪會與轉矩調節(jié)塊表面對應的主動斜齒輪進行嚙合傳動。因為斜齒輪設計比較特殊，所以在嚙合之時可以在改變旋轉方向的同時傳遞轉矩。在此期間，從動齒輪和主動斜齒輪嚙合之時會產生一個不同的轉速比，這與斜齒輪的齒數和布局方式有關。所以，從傳動軸轉動方向改變之時，不僅會改變旋轉方向，還會改變主傳動軸和從傳動軸之間的轉動比。此種設計增加了傳動系統(tǒng)的可調性和靈活性，在實際運行中可以通過調整斜齒輪齒數或者改變轉矩調節(jié)塊配置對傳動比進行優(yōu)化，滿足不同條件下對轉矩和速度的不同需求，進而提升機械控制效率和車速。

4 細優(yōu)化設計

4.1 轉矩調節(jié)塊優(yōu)化設計

汽車在轉動方向的時候，轉矩調節(jié)塊的設計巧妙地實現了對兩側從傳動軸輸出轉矩的適應性調節(jié)，進而有效地完成了汽車轉向。當車輛需要左轉的時候，兩組傳動軸會同時向左轉動，在這時，左側從傳動軸端部的從動齒輪會朝著轉矩調節(jié)塊靠近主傳動軸的一側傾斜。從動齒輪和對應的主動斜齒輪嚙合傳動，因為轉矩調節(jié)塊靠近主傳動軸一端的主動斜齒輪直徑比較小，但是主傳動軸并未改變傳動速度，所以當主動斜齒輪和從動齒輪嚙合傳動的時候，會降低從傳動軸的轉動速度，而右側從傳動軸端部從動齒輪會朝著轉矩調節(jié)塊遠離主傳動軸一側傾斜。

在這時，從動齒輪和對應的主動斜齒輪嚙合傳動，因為轉矩調節(jié)塊遠離主傳動軸一端的主動斜齒輪直徑比較大，而主傳動軸并未改變傳動速度，所以主動斜齒輪和從動齒輪嚙合傳動時會提升從傳動軸的速度。此種設計原理主要以齒輪轉動的特性作為基礎，即齒輪的直徑越大，其轉動的速度就越慢，而轉矩則越大；直徑越小，則轉動的速度就越快，轉矩就越小[2]。通過此種方式，轉矩調節(jié)塊可以有效的對主傳動軸兩組的從傳動軸輸出轉矩進行適應性調節(jié)。當汽車左轉的時候，降低左側從傳動軸轉速，提高右側從傳動軸轉速，此種操作與汽車左轉時左側車輪需要減速，而右側車輪需要加速的原理相吻合，可實現汽車順暢轉向，穩(wěn)定行駛，有效提高汽車的可操作性和穩(wěn)定性，還在一定程度上增加了駕駛的舒適性和安全性。

4.2 轉矩調節(jié)箱優(yōu)化設計

轉矩調節(jié)箱作為新能源汽車傳動系統(tǒng)重要組成之一，內部結構和潤滑冷卻系統(tǒng)設計會影響汽車的傳動效率、耐久性以及平穩(wěn)性。在轉矩調節(jié)箱內部設置第二腔室，主要目的為存儲冷卻油液。第二腔室的位置設置在第一腔室上方，腔室之間需連接循環(huán)管道，在管道端部設置可連通第二腔室內部的循環(huán)進入孔，保證冷卻油液可以順利進入第一腔室。在循環(huán)進入管道遠離循環(huán)進入孔的一端外圈位置固定設置有隔離在第一腔室和第二腔室之間的過濾棉層，主要目的為有效攔截、過濾冷卻油液當中的雜質，防止雜質進入到第一腔室，起到保護傳動系統(tǒng)的目的。在轉矩調節(jié)塊內部中間設置內潤滑通道，該通道直接參與到潤滑過程中，保證轉矩調節(jié)塊各個關鍵位置均可得到充分的潤滑。在外圈設置多組與內部潤滑通道連通的潤滑通孔，并將其在主動斜齒輪表面貫穿設置，保證內潤滑通道中存在的冷卻油液通過通孔直接對主動斜齒輪進行潤滑，進而保證汽車平穩(wěn)行駛。

當主傳動軸端部的轉矩調節(jié)塊進入第一腔室并轉動之時會產生一種特殊效果，帶動其中的冷卻油液產生渦旋現象，此種現象不僅可幫助混合油液，還可有效增加冷卻油液和傳動軸及附近部件的接觸面積，進而使其所起到的冷卻和潤滑效果得到有效提升。渦旋現象會帶動冷卻油液進入循環(huán)管道，通過循環(huán)進入孔進入到第二腔室當中，通過過濾棉層將雜質過濾之后再重新回到第一腔室，這一步驟可有效保證冷卻油液清潔度，避免雜質損害傳動軸和齒輪。而進行這一步驟的主要目的是自動循環(huán)過濾冷卻液，有效增加油液利用率。冷卻油液并不局限于某一特定液體，實際上其可以是發(fā)動機機油等比較常見的潤滑油液，此種油液冷卻和潤滑性能良好，可有效保證主傳動軸和從傳動軸在運轉時得到充分的潤滑和降溫[3]。除此之外，為了更好的保障主動斜齒輪和從動齒輪的冷卻和潤滑程度，轉矩調節(jié)塊轉動時冷卻油液還可通過潤滑通孔進入到內潤滑通道當中，此種設計可保證冷卻油液直接達到齒輪之間的接觸位置，充分冷卻和潤滑齒輪，使其使用壽命有效延長。

除此之外，還可以在第二腔室當中增加制冷單元，此種改進的主要目的是更好的控制冷卻油液的溫度，保證其可在適宜溫度之內進行工作。進行此種改進主要是針對傳動系統(tǒng)的高負荷工作條件，因在此種條件下會產生大量熱量，若散熱不及時則會導致油溫上高，進而導致冷卻油液的潤滑效果受到影響，繼而影響主傳動軸、從傳動軸使用壽命。可采用制冷器帶動制冷單元，此裝置的制冷效果良好，可以在短時間內將冷卻油液溫度降低到一定范圍。啟動制冷單元之時，制冷器可直接作用于冷卻油液，通過熱交換過程帶走冷卻油液當中的熱量，達到降溫目的。因為冷卻油液完全充滿第一腔室和第二腔室，而制冷單元的主要作用為降溫整個傳動系統(tǒng)，此種降溫效果比較均勻，不僅可以有效防止熱應力損壞部件或者導致部件變形，還可有效起到潤滑效果，降低齒輪之間的摩擦和磨損程度。此外，設置制冷單元還可有效提升冷卻油液的潤滑性和流動性，幫助冷卻油液更好的滲透于各個需要潤滑的位置，形成保護膜，延長齒輪使用壽命。

4.3 從傳動軸優(yōu)化設計

在傳動系統(tǒng)當中，轉環(huán)的設計十分巧妙，主要設置在從傳動軸的外圈處活動套位置，可在需要時調整從傳動軸，以更好地適應轉矩需求。此轉環(huán)的設計可在活動槽內自由移動，而活動槽的內壁上固定設置有第二推動單元，主要任務是推動轉環(huán)沿著活動槽的長度方向移動。此種設計可以增加從轉動軸在轉矩調節(jié)上的靈活性，當主傳動軸面相應的從傳動軸轉矩過小時，第二推動單元會推動轉環(huán)向上移動，進而使從動齒輪和轉矩調節(jié)塊遠離主傳動軸一側的主動斜齒輪嚙合轉動。此種設計可以更加方便的調節(jié)從傳動軸的轉矩，進而滿足車輛行駛的需求。

可采用電動推桿等裝置實現第二推動單元的功能，這是一種比較常見的線行執(zhí)行器，通過電動機驅動推桿進行伸縮運動，進而推動轉環(huán)移動。在傳動系統(tǒng)當中應用電動推桿作為第二推動單元具有如下幾點優(yōu)勢：（1）精確控制：電動推桿可以精確控制推桿的移動速度和距離，進而精確控制轉環(huán)的位置，保證從轉動軸的轉矩調整準確無誤，更好的滿足車輛行駛需求。（2）迅速響應：電動推桿的響應速度較快，可以短時間內迅速移動推桿，及時調節(jié)傳動系統(tǒng)。（3）可靠性高：電動推桿具有相對簡單的結構，可以平穩(wěn)運行，而且經過長時間的測試和使用，可靠性比較高。在傳動系統(tǒng)當中使用電動推桿作為第二推動單元，可有效保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行和可靠性。（4）維護簡單：電動推桿的可維護性良好，其結構相對清晰，方便拆卸和組裝，在需要維修和更換時可在短時間內快速完成，使維護時間減少，降低成本。

5 結語

通過總結新能源汽車傳動系統(tǒng)的主要類型，制定了傳動系統(tǒng)優(yōu)化方案，即轉矩調節(jié)塊優(yōu)化、轉矩調節(jié)箱優(yōu)化和從傳動軸優(yōu)化，通過詳細的優(yōu)化設計，新能源汽車傳動系統(tǒng)的效率和可靠性得到了顯著提升。然而，未來的新能源汽車傳動系統(tǒng)仍面臨著諸多挑戰(zhàn)，如進一步提高傳動效率、降低噪聲和振動、增強系統(tǒng)的耐久性等。因此，持續(xù)的創(chuàng)新和優(yōu)化將是新能源汽車傳動系統(tǒng)發(fā)展的關鍵。而新能源汽車傳動系統(tǒng)的優(yōu)化策略將在技術創(chuàng)新和系統(tǒng)集成的推動下不斷發(fā)展，為新能源汽車的普及和可持續(xù)發(fā)展作出重要貢獻。

參考文獻：

[1]陳清，羅華，彭天玲.新能源電動汽車傳動試驗系統(tǒng)[J].防爆電機，2019，54（05）：32-34.

[2]費寧忠.新能源汽車傳動系統(tǒng)的輕量化設計與典型應用[J].金屬加工（冷加工），2020（04）：14-18.

[3]王春風，趙青青.新能源汽車動力傳動系統(tǒng)優(yōu)化研究[J].黑龍江科學，2021，12（08）：106-107.