電動汽車動力傳動系統(tǒng)的研究

摘要：電動汽車的運(yùn)轉(zhuǎn)依靠一個(gè)或多個(gè)電動機(jī)，能量來源為車載存儲設(shè)備（動力電池等）、車載發(fā)電機(jī)（燃燒引擎、燃料電池）或外部發(fā)電機(jī)。人們對環(huán)境日益重視以及生活質(zhì)量的追求提升，使得電動汽車成為人們的新寵，但動力電池的續(xù)航能力又是目前電動汽車發(fā)展的瓶頸之一。本文對電動汽車動力傳動系統(tǒng)各部分進(jìn)行了分析研究。

關(guān)鍵詞：電動汽車;電機(jī);效率;電池

中圖分類號：U472.4 文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

1電動汽車的現(xiàn)狀

由于越來越多的國家要求減少廢氣排放和汽車內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的化石燃料消耗量，電動汽車的生產(chǎn)得到了各國政府的大力支持。2017年，中國的新能源汽車銷量已經(jīng)達(dá)到77.77萬輛，累計(jì)保有量達(dá)到160萬輛，兩個(gè)數(shù)據(jù)均占到全球的50%左右。

2電池

動力電池的續(xù)航能力是限制當(dāng)前電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵所在，重量也是電動汽車的一個(gè)限制因素（30～40 Wh/kg）^[1]。有幾種動力電池類型可用于電動汽車。早期的動力傳動系統(tǒng)使用了重型鉛酸電池，因?yàn)槠涑杀镜?、技術(shù)成熟以及可用性高。鉛酸電池的缺點(diǎn)是不能在其容量的50%以下放電，否則其壽命將迅速減少。鎳金屬氫化物（NiMH）電池被認(rèn)為是一種成熟的技術(shù)，與鉛酸相比，NiMH提供更高的能量密度，同時(shí)降低充電和放電效率，但高寒條件下表現(xiàn)不佳。

目前鋰離子電池在新一代電動汽車中經(jīng)常被采用，其最大的優(yōu)點(diǎn)是能量密度高，但鋰電池的壽命較短，與其他電池類型相比，其老化程度更顯著。目前單體電池的水平在230 Wh/kg，充電時(shí)間長，且充電次數(shù)最多到700～900次，電池壽命不長。這就需要攜帶更多的動力電池，也就犧牲了車輛內(nèi)部空間，并增加整車質(zhì)量。為了突破電池瓶頸，研發(fā)比能量300 Wh/kg更高的單體動力電池迫在眉睫。

3電機(jī)

電機(jī)的全負(fù)荷曲線形狀允許電機(jī)在不使用離合器的情況下，以恒定傳動比運(yùn)行。然而，在電動汽車動力系統(tǒng)中也可以使用變速器來優(yōu)化整車的操作，比如異步（ASM）和同步（SM）電機(jī)。

異步電機(jī)由交流電驅(qū)動。感應(yīng)電動機(jī)的定子由輸送電流的電桿組成，從而產(chǎn)生一個(gè)穿透轉(zhuǎn)子的磁場。與同步電機(jī)相比，異步電機(jī)提供了一種更成熟和廉價(jià)的技術(shù)，異步電機(jī)的整體效率低于同步電機(jī)，尤其是低速時(shí)。最常見的永磁同步電機(jī)（PSM），其轉(zhuǎn)子是由嵌入在固體鋼轉(zhuǎn)子中的永磁體組成的恒定磁場，與ASM相比，PSM在運(yùn)行時(shí)提供了更高的效率。PSM的缺點(diǎn)是成本高，永磁材料資源有限。

4傳動系統(tǒng)

早期電動汽車采用機(jī)械式傳動系統(tǒng)，傳動效率不高，電動汽車的續(xù)航充電缺陷使得內(nèi)燃機(jī)汽車逐漸占據(jù)主流。而電動橋傳動將兩個(gè)電機(jī)安放在驅(qū)動橋內(nèi)，在電動汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，驅(qū)動橋內(nèi)差速器才進(jìn)行工作。這種方式的傳動使得效率得到了提高，多工況下適應(yīng)能力更強(qiáng)。

（1）傳統(tǒng)型是由電機(jī)、離合器、變速器和差速器組成，早期電動汽車便是直接將內(nèi)燃機(jī)替換成電動機(jī)，構(gòu)成了此種布置方案。

（2）無離合器型是將傳統(tǒng)類型中的離合器去掉，相比于傳統(tǒng)型，優(yōu)點(diǎn)在于使得整車質(zhì)量得到減輕，行駛阻力減小。但另一方面由于缺少離合器，電機(jī)需要更好的調(diào)速特性。

（3）-體型是將電機(jī)、差速器和減速器制成一體，這種類型的電動汽車一般體型小、質(zhì)量輕及整體設(shè)計(jì)緊湊^[2]。

（4）雙電機(jī)型是由兩邊車輪分別裝有帶減速器的電機(jī)來進(jìn)行驅(qū)動，相比于傳統(tǒng)的機(jī)械式差速器，這種布置方案下的電子差速器使汽車轉(zhuǎn)向性能更加優(yōu)越。

（5）輪邊驅(qū)動是將帶有機(jī)械減速裝置的電機(jī)安裝在車輪里，傳動系統(tǒng)在這種布置方案下十分精簡，驅(qū)動更加靈活，傳動效率進(jìn)一步提高。但這樣設(shè)計(jì)需要更好的電機(jī)調(diào)速特性和電子控制，且電機(jī)和制動系統(tǒng)安置在一起，因此需要極好的散熱。

（6）輪內(nèi)驅(qū)動去掉了第5種布置方案的減速裝置，動力傳動系統(tǒng)更加簡單。但同時(shí)由于電機(jī)安裝在車輪內(nèi)，車輪的跳動會直接影響電機(jī)工作，傳動系統(tǒng)又缺少減速差速裝置，電機(jī)的性能和控制要求更高。輪邊電機(jī)已逐步應(yīng)用在了客車上，輪轂電機(jī)還處在研發(fā)階段。

【參考文獻(xiàn)】

[1]趙廣宣.純電動汽車動力傳動系統(tǒng)匹配與整體優(yōu)化研究[D].江蘇大學(xué)，2017：4-6.

[2]許笑月，蔡江.純電動汽車傳動系統(tǒng)研究綜述[J].汽車與駕駛維修（維修版），2017（03）：39.