純電動汽車驅動系統設計分析

王志剛

摘 要：隨著人們生活水平的提高，城市中汽車的保有量連年遞增。雖然汽車給人們的日常出行帶來了極大的便利，但是所造成的大氣污染問題也越來越嚴重。當前，以純電動汽車為代表的新能源汽車備受社會各界的關注，它不僅減少了對城市環境的污染，而且有效的解決了石油資源短缺的問題。本文將簡單介紹純電動汽車的驅動系統，針對其設計方案展開分析，旨在推動純電動汽車的發展。

關鍵詞：純電動汽車;驅動系統;設計分析

進入到21世紀以來，能源危機和環境污染是人類社會發展面臨的兩大難題。對于汽車行業而言，節能減排是未來汽車的主要發展方向。相比較和傳統的燃油汽車，純電動汽車具有減少石油消耗、無污染等優點，備受人們的青睞。豐田、比亞迪、蔚藍等汽車公司都相繼推出了純電動汽車。因此，研究分析純電動汽車驅動系統設計具有重要的現實意義。

1 純電動汽車驅動系統概述

作為純電動汽車的主要驅動系統，電機驅動系統主要由控制模塊、車載電池模塊以及輔助模塊等部件組成。電機驅動系統質量的好壞，關系著整個電動汽車的動力性能優劣。當前，在純電動汽車設計階段，其驅動系統還存在續航里程短、使用壽命不足、制造成本較高等問題需要解決。因此，在對純電動汽車驅動系統進行設計時，應滿足以下要求：（1）具有較好的起步、加速和爬坡能力，采用新材料降低驅動系統的整體質量，通過輕量化的發展提高電機的使用壽命和負載能力。（2）提高驅動電機的電壓，以縮小電動機的整體體積，降低逆變器工作電流，達到提高整個驅動系統的安全性的目的。（3）采取有效的設計手段降低驅動系統的能力損耗，實現制動能力的二次回收利用，以增大車輛的續航能力。（4）簡化驅動系統電機的整體結構，以降低純電動汽車的維修費用。

2 純電動汽車驅動系統的設計分析

2.1 驅動系統設計的流程

在進行純電動汽車驅動系統設計時，首先需要根據純電動汽車的動力性能要求，基于其最高車速工況下計算電動汽車的行駛阻力，然后對驅動電機、傳動機構進行科學合理的設計，最后使用CRUISE軟件建立相關的模型，核對純電汽車的驅動系統設計是否滿足了純電汽車的車速、爬坡度、加速性能等要求。具體的設計流程如下圖所示。

純電動汽車驅動系統的設計流程圖

2.2 電動機性能參數的確定

本文以某純電動汽車為例，該汽車的車輛最大質量（m）為1350kg，在行駛過程中，其迎風面積約（A）為2.27m，輪胎的滾動半徑為29cm，空氣阻力系數以及滾動阻力系統數分別0.4、0.016。

（1）首先根據電動汽車的風阻系數的最高車速125km/h，對電機的額定功率進行計算，利用公式Pm=1ηt（mgf3600Vmax+CDA76140V3max），得出電動汽車的電機額定功率應為34.06kW。

（2）結合電機的額定功率，對本車輛的爬坡、加速度等性能進行計算，最終計算得出本電動汽車的驅動電機的相關參數如下表所示。

2.3 傳動機構的設計

對于純電動汽車而言，影響其動力性和經濟型的重要因素之一就是傳動比。如果電動汽車驅動系統的傳動比過大，其動力性雖然表現較好，但整體造價成本較高，經濟型較差;反之傳動比越小，動力表現越低，整體造價也就越便宜。因此，在進行傳動結構設計過程中，應首先確定電動汽車的傳動比。

（1）本電動汽車的驅動電機本身無需離合器就可以帶動負載啟動，且采用無級調速控制，因此在設計過程中，減少了離合器、變速器等傳統的傳動機構件，而是利用減速器、差速器以及驅動軸來實現電機向車輪的動力傳遞。

（2）在對傳動比計算時，其上限受到驅動電機最高轉速以及車輪半徑的影響，而下限則受到最大爬坡阻力以及驅動電機的最高轉速時所對應的扭矩影響。綜合以上因素，并結合驅動電機的參數，最終計算純電動汽車的傳動比為3.5。

2.4 驅動系統的分析

為了進一步驗證純電動汽車驅動系統設計的合理性，本案采用了CRUISE軟件對電動汽車基于滿載工況下的性能進行了仿真分析。通過仿真結果分析可知，基于循環工況下，純電動汽車的最高車速為128km/h，滿足電動汽車的設計要求。而基于滿載工況之下，電動汽車的爬坡度大于30%，從0加速到100km/h所需要的時間約為14.7秒，均滿足電動汽車的相關設計標準要求。

3 結語

綜上所述，為了改善環境污染，節約能源消耗，具有清潔物無污染、低能耗優點的電動汽車勢必成為未來人們出行的首選。作為純電動汽車的核心組成部分，驅動系統的性能高低，關系著純電動汽車的整體性能高低。因此，相關工作者應當重視自身專業素質能力的提升，不斷的應用新技術、新材料來優化純電動汽車的驅動系統，在提高其性能和使用壽命的基礎上，降低設計和制造成本，推動電動汽車未來發展。

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