純電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)研究綜述

許笑月 蔡江

(西華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 610039)

純電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)研究綜述

許笑月 蔡江

(西華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 610039)

通過(guò)對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程中四種典型的傳動(dòng)系統(tǒng)方案進(jìn)行研究和對(duì)比；提出當(dāng)前純電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展中的問(wèn)題與解決方式；展望了純電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展前景與趨勢(shì)。

純電動(dòng)汽車(chē)；傳動(dòng)系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)

0 引言

電動(dòng)汽車(chē)主要由驅(qū)動(dòng)、控制、傳動(dòng)等各個(gè)部分組成。其工作原理是：由蓄電池提供恒定輸出電流，通過(guò)電力調(diào)節(jié)器等裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)換，成為適用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電流和電壓，從而實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)及整車(chē)的正常運(yùn)行。電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和安全性直接影響著整車(chē)運(yùn)行[1]。

1 傳動(dòng)方案

1.1 機(jī)械式傳動(dòng)

最早的電動(dòng)汽車(chē)主要采用的都是機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)類(lèi)似于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)，以電動(dòng)機(jī)取代發(fā)動(dòng)機(jī)，配備的驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般具有較小的轉(zhuǎn)矩與較高的轉(zhuǎn)速等特點(diǎn)，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(dòng)效率方面受到比較大的限制，無(wú)法在性能上滿足電動(dòng)汽車(chē)的設(shè)計(jì)需求。

1.2 機(jī)電集成式傳動(dòng)

顧名思義，機(jī)電集成主要是指將傳動(dòng)系與電動(dòng)機(jī)集成于一體，其傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括主減速器和差速器等單元。該傳動(dòng)方式多采用傳動(dòng)比在5—20的行星齒輪減速器。行星減速器相對(duì)其他減速器，具有精度高、剛性強(qiáng)、傳動(dòng)效率高、扭矩/體積比大的優(yōu)勢(shì)。該傳動(dòng)方式通過(guò)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)及電動(dòng)機(jī)的集成設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)小巧體積輕便，同時(shí)可以滿足純電動(dòng)汽車(chē)對(duì)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(zhǎng)。但整車(chē)通過(guò)性變差，維修不便等[2-3]。

1.3 電動(dòng)橋傳動(dòng)

該傳動(dòng)系統(tǒng)多采用在驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)同時(shí)安置兩部驅(qū)動(dòng)電機(jī)的布置方式。其中，差速器僅在車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)參與對(duì)車(chē)輪的控制，協(xié)助轉(zhuǎn)彎，而在車(chē)輛直行時(shí)停止工作。等輸出功率的單電機(jī)與雙電機(jī)相比，體積更為龐大,質(zhì)量也更高。采用電動(dòng)橋傳動(dòng)方式的電動(dòng)汽車(chē)具有比前兩種傳動(dòng)方式更好的機(jī)電集成水平,且在傳動(dòng)效率方面得到了更好的保障。但另一方面，若保證驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(duì)控制和加工技術(shù)要求較高，電動(dòng)橋內(nèi)部的結(jié)構(gòu)也隨之更為復(fù)雜，增加整車(chē)成本，不利于后期維修[4]。

2 發(fā)展中的主要問(wèn)題與解決方法

現(xiàn)階段制約純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的首先是蓄電池的續(xù)航能力問(wèn)題。目前市場(chǎng)上使用的電動(dòng)汽車(chē)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(wèn)題成為電動(dòng)汽車(chē)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(guò)700～900次，按每年充放電200次計(jì)算，一個(gè)蓄電池的壽命最多為4年。

針對(duì)以上問(wèn)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(chē)內(nèi)空間，以攜帶更多數(shù)量的電池，但是一味增加電池?cái)?shù)量的方法存在很大限制。電池?cái)?shù)量的增加必然會(huì)增大整車(chē)質(zhì)量及車(chē)輛的行駛阻力，所以急需開(kāi)發(fā)具有更高的比功率及比能量的電動(dòng)汽車(chē)能量?jī)?chǔ)存裝置。二是對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。

3 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

傳動(dòng)效率的提高是純電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和終極目標(biāo)。未來(lái)關(guān)于傳動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)會(huì)更加關(guān)注對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)中整個(gè)傳動(dòng)鏈的集成研發(fā)，更多的考慮如何在保證各級(jí)傳動(dòng)的安全性與可靠性的同時(shí)使各個(gè)傳動(dòng)部件更好的配合工作以降低傳動(dòng)損失。

另一方面，基于電動(dòng)汽車(chē)與傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)存在的巨大差異，雖然當(dāng)前傳統(tǒng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成熟，但需考慮到電動(dòng)汽車(chē)的特殊化，應(yīng)對(duì)其相關(guān)部件進(jìn)行進(jìn)一步研究以滿足電動(dòng)汽車(chē)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，劉巍．純電動(dòng)汽車(chē)的結(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(yáng)．電動(dòng)汽車(chē)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及有限元分析[J]．上海汽車(chē)，2014，2：3-7．

[4]任海.電動(dòng)汽車(chē)輪轂電機(jī)車(chē)輪動(dòng)力系統(tǒng)的研究[J].汽車(chē)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?yàn)闄C(jī)電控制理論與應(yīng)用。E-mail：435440355@qq.com。