新能源汽車動力傳動系統(tǒng)優(yōu)化研究

王春風(fēng)，趙青青

(黑龍江東方學(xué)院，哈爾濱 150086)

環(huán)境污染和能源短缺是影響汽車行業(yè)發(fā)展的兩大因素，新能源汽車的出現(xiàn)，促進(jìn)了汽車行業(yè)的發(fā)展。與傳統(tǒng)汽車相比，新能源汽車真正做到了零排放、低噪聲，實現(xiàn)了節(jié)能減排的目標(biāo)，逐漸取代了傳統(tǒng)汽車，是未來最理想的交通運輸工具。新能源汽車的驅(qū)動主要來源于動力傳動系統(tǒng)的支持，而該系統(tǒng)的運行離不開動力電池，因此傳動系統(tǒng)和電池在一定程度上影響著新能源汽車的發(fā)展。目前，新能源汽車技術(shù)尚不成熟，其動力傳動系統(tǒng)還需完善。電動機(jī)電池的使用情況和電機(jī)壽命影響著新能源汽車的運行。傳動技術(shù)設(shè)計與內(nèi)燃機(jī)汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計基本相同，但其與燃油汽車發(fā)動機(jī)的機(jī)械特性完全不同，所以機(jī)械傳動裝置也存在差異。應(yīng)充分考慮動力性和經(jīng)濟(jì)性，對新能源汽車動力傳動系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級，加強對電機(jī)特性的研究，實現(xiàn)保護(hù)環(huán)境的目的。

1 新能源汽車

與傳統(tǒng)汽車相比，新能源汽車的動力來源主要是除汽油、柴油以外的非常規(guī)燃料，或采用車載動力裝置來達(dá)到控制汽車的目的。按照動力來源，新能源汽車可分為混合動力電動汽車(HEV)和純電動汽車(BEV)，包括太陽能汽車、燃料電池電動汽車(FCEV)和其他新能源汽車等?；旌蟿恿﹄妱悠囀菍鹘y(tǒng)燃料與電力相結(jié)合，改善傳統(tǒng)電動車耗油多的問題。純電動汽車主要依靠電力來為汽車提供驅(qū)動力，大多采用電機(jī)驅(qū)動，也有部分車輛是直接將電動機(jī)裝在發(fā)動機(jī)艙內(nèi)，其特點是操作靈活簡便，但電力儲存技術(shù)還需進(jìn)一步完善。燃料電池電動汽車主要依靠電流來產(chǎn)生動力，電流經(jīng)過特殊的化學(xué)反應(yīng)后，能夠發(fā)揮控制汽車驅(qū)動的作用。這種汽車的優(yōu)勢是以電力為主，尾氣排放量為零，也不會產(chǎn)生較大的噪聲污染，對環(huán)境的破壞較少。

2 傳動系統(tǒng)的主要類型

2.1 單電機(jī)傳動系統(tǒng)

市場上大多數(shù)純電動汽車的傳動系統(tǒng)是單電機(jī)傳動系統(tǒng)，配置與內(nèi)燃機(jī)汽車結(jié)構(gòu)類似，通常只需一個電動機(jī)、一個電源、變速器和控制器就可以完成整個工作，較為穩(wěn)定，操作方便。但其對功率要求較高，設(shè)計時需要考慮電機(jī)尺寸和質(zhì)量。目前，單電機(jī)傳動系統(tǒng)的制造技術(shù)已經(jīng)比較成熟，隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，新能源汽車技術(shù)也會逐漸適應(yīng)社會發(fā)展需求，提升汽車整體性能，促進(jìn)社會發(fā)展。

2.2 主電機(jī)+輪轂電機(jī)傳動

與單電機(jī)傳動系統(tǒng)相比，主電機(jī)+輪轂電機(jī)傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計更加復(fù)雜，它由兩個輪轂電機(jī)、一個電機(jī)控制器、主減速器和變速箱組成。

注釋：1：主電動機(jī)；2：電機(jī)控制器；3：蓄電池；4：輪轂電動機(jī)；5：變速器；6：驅(qū)動橋

由主電機(jī)+輪轂電機(jī)傳動系統(tǒng)控制的新能源汽車能夠順利行駛的關(guān)鍵是主電機(jī)，不同于單電機(jī)，主電機(jī)可以無限地為新能源汽車提供功率。輪轂電機(jī)在汽車超負(fù)荷運行下，可對主電機(jī)起到保護(hù)作用。其以前軸為主要驅(qū)動力，輪轂電機(jī)作為輔助驅(qū)動力來確保功率的穩(wěn)定性。該系統(tǒng)還能適應(yīng)惡劣環(huán)境，有效解決輪轂電動機(jī)的散熱問題。

2.3 雙電機(jī)雙軸驅(qū)動純電汽車驅(qū)動系統(tǒng)

該系統(tǒng)是一種新型驅(qū)動，工作原理是采用電機(jī)結(jié)合的方式將前后橋進(jìn)行組合，主要由電動機(jī)、減速器、驅(qū)動橋三部分組成，這三部分軸之間關(guān)系緊密，一定程度上能夠保證驅(qū)動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

圖2 雙電機(jī)雙軸驅(qū)動純電汽車傳動系統(tǒng)

整個系統(tǒng)中的兩臺發(fā)動機(jī)可確保車輛能夠承載更多的負(fù)荷，提高工作效率。雙軸驅(qū)動設(shè)計可以全面提升汽車性能，保證汽車運行時產(chǎn)生再生制動，從而達(dá)到縮短電動汽車制動距離的作用，提升汽車的能量回收率。

3 混合動力優(yōu)化分析

3.1 串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)

串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)以發(fā)動機(jī)為驅(qū)動，通過電動機(jī)控制器將產(chǎn)生的電能儲存在電動機(jī)的電池或電動機(jī)中，實現(xiàn)電動車的平穩(wěn)運行。蓄電池為發(fā)電機(jī)與電動機(jī)持續(xù)供能，發(fā)揮著重要的平衡功率的作用。此系統(tǒng)適合多次停車然后起步，且行駛速度不快的情況，被廣泛應(yīng)用于電動公交車。實際工作中，如果將發(fā)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，使其始終保持良好的工作狀態(tài)，則可以間接地調(diào)整車速。

3.2 并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)

并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)和電動機(jī)以并聯(lián)形式存在，隸屬于兩個不同的體系，可以分別從不同位置向汽車提供運行動力，也可單方面提供動力。當(dāng)汽車遇到較大上坡時，發(fā)電機(jī)和發(fā)動機(jī)可以同時提供動力，爬坡成功后，就可以由發(fā)動機(jī)單一地提供動力，維持原速度行駛。汽車速度穩(wěn)定不變時，此系統(tǒng)發(fā)電機(jī)的利用效率最高，在快速車道行駛時，可以很好地控制燃油的消耗。

3.3 混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)

混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)將串聯(lián)和并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)相結(jié)合，綜合了兩個系統(tǒng)的特點和優(yōu)勢，對發(fā)電機(jī)和電動機(jī)進(jìn)行了整合優(yōu)化，結(jié)構(gòu)相對更完善，可保持良好的工作狀態(tài)，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的。

4 結(jié)語

新能源汽車能夠節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境，其驅(qū)動方式不再依賴柴油、石油等能源，而是將電力直接轉(zhuǎn)化為電能，極大地降低了對環(huán)境的污染。分析了電動汽車的工作特點，提出動力傳動系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，實際應(yīng)用中，應(yīng)充分發(fā)掘新能源汽車的優(yōu)勢，為人們出行提供更大的便利。