純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計分析

王俊倩

摘 要：科技與經(jīng)濟的發(fā)展，使城市中汽車的數(shù)量在大幅度增加。汽車給人們?nèi)粘３鲂袔砹吮憷?，但是給環(huán)境造成的污染也日益嚴重。在此背景下，純電動汽車因其節(jié)約能源，能有效減少環(huán)境污染的特點，受到社會普遍關(guān)注。驅(qū)動系統(tǒng)是汽車的核心，決定了汽車的動力性和經(jīng)濟性，文章主要分析純電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計，以推動純電動汽車的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：純電動汽車;驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計;對策

能源是不可再生的，環(huán)境污染是不可再恢復(fù)的，隨著能源的日益消耗和環(huán)境的污染，純電動汽車因節(jié)約能源和污染小的特點被研發(fā)出來，并且發(fā)展前景廣闊。我國目前的純電動汽車多數(shù)是基于改裝，在使用時主要問題是動力電池成本高，行駛里程不理想。需要對純電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)進行有效設(shè)計，以提高純電動汽車的動力性能，提高行駛里程。

1 純電動汽車概述

1.1 純電動汽車

純電動汽車耗能低、污染小，雖已研發(fā)使用，但并未廣泛使用。目前純電動汽車的研發(fā)與推廣瓶頸主要是驅(qū)動效率提升、建造充電站、研發(fā)高性能蓄電池。

1.2 純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)

驅(qū)動系統(tǒng)是汽車的核心，決定了汽車的性能，主要包括：主控制器、鉛蓄電池、電機和傳動系統(tǒng)等。駕駛員在操作純電動汽車時，主要是通過加速踏板，然后將駕駛員的操作想法傳輸?shù)街骺刂破魃希骺刂破魍ㄟ^PWM信號將其傳輸?shù)絀GBT上，以實現(xiàn)對汽車的操控。（如圖1）

在對純電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)進行設(shè)計時，應(yīng)滿足幾個要求：一是保證汽車有較好的爬坡、起步和加速的能力，通過輕量化的設(shè)計提高驅(qū)動系統(tǒng)中電機的負載能力，增強電機的使用壽命;二是提高驅(qū)動系統(tǒng)中電機的電壓，通過縮小電機的體積，降低電機工作電流，以保證驅(qū)動系統(tǒng)的安全性;三是降低驅(qū)動系統(tǒng)的能量耗損，以實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)工作中制動能力的二次回收，目的是增加汽車的繼續(xù)行駛能力;四是簡化驅(qū)動系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，目的是降低純電動汽車的維修費用。

2 純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 設(shè)計流程

在進行驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計時，要先根據(jù)汽車的動力性，在其最高速的行駛狀況下計算行駛動力，然后對電機和傳動機進行合理設(shè)計，之后再利用CPUISE軟件進行模型構(gòu)建，以檢驗系統(tǒng)是否滿足純電動汽車的爬坡、加速、行駛里程等各種性能要求。（如圖2）

2.2 參數(shù)設(shè)定

首先，電機參數(shù)設(shè)定。純電動汽車在行駛時的功率由驅(qū)動系統(tǒng)中的電機提供，電機功率的選擇決定了純電動汽車的爬坡、速度等能力。那么滿足最高速度（P1）和爬坡能力（P2）的參數(shù)公式分別為

其次，減速器參數(shù)設(shè)定。純電動汽車在行駛時一般通過電機與減速器的連接進行控制，純電動汽車沒有變速器，主要原因是電機的性能比發(fā)動機要好，可以在控制下實現(xiàn)純電動汽車的各種需求;另外在減少成本的基礎(chǔ)上能使駕駛員的操作更簡便。那么減速器的參數(shù)設(shè)定為t，那么t小于大于。

再次，動力電池參數(shù)設(shè)定。純電動汽車的動力電池是由汽車行駛性能和電機額定電壓決定的，那么在設(shè)計時要保障電池的電壓和電機的電壓一致，以使二者可進行通用和互換。在具體設(shè)計時需要按照功率和行駛能量需求進行電力電池的參數(shù)設(shè)定，分別為和

2.3 模型設(shè)計

首先，加速踏板模型設(shè)計。駕駛員在控制純電動汽車行駛時，在對加速踏板進行控制時，加速踏板主要是通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電的信號，并將電信號傳送到主控制器。通過圖3的模擬實驗，可以記錄不同旋轉(zhuǎn)角度下的輸出電壓。

其次，蓄電池模型設(shè)計。純電動汽車在研發(fā)初期，蓄電池的容量小、造價高，且壽命較短，通過對不同蓄電池的比較和對充電放電過程進行仿真實驗（如圖4），發(fā)現(xiàn)選擇鉛酸蓄電池最為理想。

2.4 傳動機構(gòu)設(shè)計

對純電動汽車來說，傳動比是影響其動力性能的關(guān)鍵因素。如果傳動比過大，汽車的動力性好，但是設(shè)計成本高，導致經(jīng)濟性能差;如果傳動比過小，汽車的動力性差，造價會便宜。合適的傳動比，是純電動汽車設(shè)計的關(guān)鍵。在傳動比設(shè)計過程中，因減少了變速器等傳動部件，進而利用減速器及驅(qū)動軸進行純電動汽車的動力傳遞。在進行傳動比計算時，要考慮上限的最高速度的影響和下限的最大爬坡阻力影響，最終設(shè)計最適合的傳動比。

總之，純電動汽車耗能小、污染小的特點，成為人們未來出行的首先。驅(qū)動系統(tǒng)作為純電動汽車的核心，關(guān)系著汽車的整體性能。純電動汽車設(shè)計者要關(guān)注新科技，不斷提升專業(yè)素養(yǎng)，通過新材料和新技術(shù)對純電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計進行優(yōu)化，以提高驅(qū)動系統(tǒng)功能，延長汽車的使用壽命。

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