纯电动汽车传动系统
第一章绪论
1.1课题的目的意义：
1.1.1 纯电动汽车的背景
当前，我国电动汽车发展已经进入关键时期，既面临重大的发展机遇，也面临着严峻的挑战。我国电动汽车发展中还存在很多需要解决的问题，如核心技术还不具备竞争力，企业投入不足，政府的统筹协调能力还没有充分发挥等。总体上看来，我国电动汽车产业，起步不晚，发展不慢，但是由于传统汽车及相关产业基础相对薄弱、投入不足，差距仍然存在，中高端技术竞争压力越来越大，因此，必须加大攻坚力度，推动我国汽车产业向创新驱动转型，提高核心技术竞争力，确保我国汽车行业的可持续发展。
纯电动汽车使用电动机作为传动系统的动力源，缓解了能源紧缺的压力，实现了人们长期以来对汽车零尾气排放的期盼，传动系统作为汽车的核心组成部分，其技术创新是纯电动汽车发展的必经之路。
1.1.2纯电动汽车的意义
近年来，关于纯电动汽车的研究主要集中在能量存储系统、电驱动系统和控制策略的开发研究三方面。
能量存储系统相当于纯电动汽车的发动机，是纯电动汽车电动机所需电能的提供者。目前，铅酸蓄电池是使用最为广泛的，但其充电速度较慢，使用寿命短，节能环保差。随着电动汽车技术的发展，其他电池正在渐渐取代着铅酸蓄电池。目前发展的新电源有纳硫电池、锂电池、镍镉电池、飞轮电池、燃料电池等，尽管这些新电源投入应用，但是短时间内还是无法解决纯电动汽车电源充电缓慢，电量存储低续航里程短的问题。
纯电动汽车整车控制策略的开发研究一直在紧锣密鼓的进行着，整车控制系统是纯电动汽车实现整车控制和管理的关键，是实现和提高整车控制功能和性能水平的一个重要技术保证。其核心技术主要体现在整车控制软件的架构设计、转矩控制策略以及对整车和各系统得能量管理上。尽管控制策略的开发研究一直没有间断，但是，系统开发较为复杂，进度较慢。
1.2近年来国内外研究现状：
1.2.1国内发展现状：
我国正式对电动汽车的研制始于1981年，当时全球对电动汽车的宣传和需求并不强烈，对电动汽车的研究也相当零散，投入很少。近年来，我国电动汽车的研究、开发进入了有组织。有领导的全面发展阶段，国家在电动汽车研制开发方面也采取了积极有效的宏观引导措施。
我国高度重视电动汽车技术的发展。“十五”期间，启动了“863”计划电动汽车重大科技专项，确立了“三纵三横”（三纵：混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车；三横：电池、电动机、电控）的研究布局，取得了一大批电动汽车技术创新成果。“十一五”以来，中国提出“节能和新能源汽车”战略，政府高度关注新能源汽车的研发和产业化。
2006-2007年，中国新能源汽车产业取得了重大的发展，中国自助研制的纯电动、混合动力和燃料电池三类新能源汽车整车产品相继问世。2008年7月11日，科技部和北京市举行了奥运新能源汽车示范运行交车仪式。交车仪式上，各类车型共计595辆交付使用，为官员、运动员、教练员、媒体记者以及社会观众等提供服务。2010年上海世博会期间，也有超过1000辆新能源汽车在世博场馆和周边运行。
合肥工业大学张海宁首先基于整车基本参数，分析了动力性要求，确定电机的选型。然后传统纯电动汽车传动系统的布置形式，用两档变速器代替了固定速比减速器，设计了一种新的传动布置方案，在最后根据整车的动力性指标对传动系速比上限和下限进行了分析计算。
大连交通大学李律鸣在FMPMG的理论分析基础上，设计了一种永磁厂条只是永磁齿轮代替传统变速箱的新型传动系统，运用汽车相关知识进行了传动系统设计，参考国内外最新纯电动汽车参数配置，提出了模型参数设计过程，利用Ansoft有限元仿真软件建立模型，并进行静态和动态仿真。利用Ansoft逐一分析了FMPMG各结构参数和转矩的关系，针对所设计方案进行参数优化。
姬芬竹等人考虑到电动机低速恒扭矩和高速恒功率的特性，分析了电动汽车的传动比与档位确定原则，同时提出了采用固定速比的电动汽车传动方案，通过重新设计并优化分配固定速比和主减速器速比，从而获得更好的电动汽车动力性能。王峰等人提出了双电机行星齿轮系电动汽车动力传动装置，省去了离合器，增加了车辆变速范围，减轻了汽车质量和提高汽车动力性。对其电机和传动装置的参数进行合理选择和匹配计算，在Matlab/Simulink环境下进行了整车动力性能的仿真，对传动系统的参数进行了优化。
重庆大学陈宗波提出了双驱电动汽车，对双驱电动汽车动力传动系统进行参数匹配与仿真研究。根据几种工作模式以及一些参数确定原则，最终确定两个电机的参数。通过对传动系速比进行优化，使电动汽车常态工况运行的速度区域落在电动汽车的高效区所对应的转速范围内，同时证明了经过改变速比，可以使电动机的工作点移向电动机经常工作的最佳效率区域内，合理的传动系速比可以改善整车的经济性。长安大学张珍提出了主电机辅以轮毂电动机的传动系统结构形式。论文中分三种运行工况对该传动系统进行了分析，第一种是正常工况，只有主电机工作；第二种工况是大负荷超负荷工况，主电机跟辅助电机同时工作，保护主电机，提高传动系统的效率；第三种工况是制动和下坡工况，主电机和辅助电机作为发电机同时工作，进行能量回收。这种主电机和轮边电机的有机结合，充分提高驱动效率的同时极大地提高了能量回收率。
1.2.2 国外研究现状：
2008年以来，以美国、欧盟、日本为代表的国家和地区相继发布实施了新的电动汽车发展战略，更加明确了产业的发展方向，进一步加大了研发投入与政府扶持力度。日本，以产业竞争力为第一目标，全面发展混合动力、纯电动、燃料电池三种电动汽车，研发和产业化均走在世界前列。美国，以能源安全为主要目标，强调插电式电动汽车发展。欧盟，以二氧化碳排放法规为主要驱动力，重视发展纯电动汽车。
世界上第一辆电动汽车是在1834年的美国诞生。美国在新能源汽车技术研发和政策上一直走在世界前列。2012年汽车产业报告，美国新能源汽车销售总量居世界首位。美国电动汽车联盟提出的电动汽车发展目标和行动计划，目标希望到2018年全美初步形成良好的电动汽车生态网络。
2012年日本新能源汽车销量位居世界第二。日本新能源汽车产业化成果在全球范围内是最好的。以丰田普锐斯为代表的日本混合动力汽车，在世界低污染汽车开发销售领域已经占据了领头地位。丰田和本田汽车公司已成为当今世界燃料电池汽车市场上的重要企业。为推广新能源汽车以及环保汽车，日本从2009年4月1日起实施“绿色税制”，他的适用对象包括纯电动汽车、混合动力汽车、清洁柴油汽车、天然气汽车以及获得认定的低排放且燃油消耗量低的车辆。
法国是石油资源缺少的国家，汽油昂贵，油价约为美国的四倍，每年从国外进口大量的石油。在政府积极发展新能源汽车政策的带动下，各个汽车厂商也纷纷加大投资力度，雷诺-日产联盟、标致-雪铁龙和日本三菱汽车公司合作，相继推出了多款环保电动汽车。
德国在新能源汽车方面也做出了重要贡献。宝马也是氢动力发动机车型研究的先行者。在2009年德国政府批准的500亿欧元的经济刺激计划中，很大一部分资金用于电动汽车研发、“电动汽车充电站”网络建设和可再生能源的开发。
21世纪以来，国外各大汽车厂商纷纷制订了新的新能源汽车发展规划。在这个“新能源环保竞技场”上，包括通用、奔驰、大众、宝马、日产、本田、丰田、克莱斯勒、福特等先行者，更是争先恐后的扮演了新能源汽车开发的主角。
本田公司推出了百分之百纯电力驱动汽车，包括在1997年推出的EV+电动汽车和2009年推出的FCX Clarity燃料电池汽车。奔着减少二氧化碳排放和提高代替能源使用效率的目标，本田公司利用在电力驱动系统和能源管理技术方面的专业知识，设计师设计的小型电动汽车的电力驱动系统具有卓越的能源转换效率和极佳的动态性能。
2013年，本田公司为电动汽车设计了一套新的动力系统。为了获得比原有的电动汽车更好的市场竞争力，这个动力系统兼具有高功率和低损耗的特点，具备世界上最先进的能源转化效率和比同类电动汽车更卓越的动态性能。为了实现高的能源转换效率，这种动力系统还配备了新开发的电
动伺服制动系统进行协同控制；为了实现高动态性能，电动马达装配了新形状的转子，动力控制单元也装配了具有高导热散热性能的部件。因为配备了三重并行模块组和一个制冷系统，电池系统虽结构紧凑，但支持大功率输出。这个创新的动力系统带来了优良的结果，汽车一次行驶里程数可以达到82英里，能源转化力达到世界先进水平29千瓦时/100英里，同时，它的加速性能相当于2.0排量的汽车的性能。
由Ford和GE公司联合开发的ETX轿车，把两档变速器、驱动电机和差速器设计成一个整体。德国的达姆施塔特技术大学把高速感应电机和两档变速器组成的驱动系统，证明了该系统可以极大改善纯电动汽车的性能。
英国桑德兰大学通过仿真模拟对比了安装两档变速器和固定速比减速器的纯电动汽车，表明安装了两档变速器的纯电动汽车不仅可以减少能量消耗，还可以减少整个驱动链的尺寸和重量。美国印第安纳波利斯大学针对一款5档手动变速器的纯电动公交车，研究了在换档过程中的电机控制问题，该方案适合直接耦合集成动力系统的电动汽车。
韩国汉阳大学的Wootaik Lee等人研究表明：合理地选择电动汽车的动力驱动系统的零部件及其有关参数，使其达到最优匹配，将对整车性能产生较大影响。
法国西布列塔尼大学A.haddoun等人通过建模与仿真分析，比较了三种不同控制策略在计算整车动力性的条件下对纯电动汽车能耗经济性的影响，结果表明，基于空间矢量建模的直接转矩控制策略具有最好的控制效果。日本横滨大学的Kawamura主要针对动力电机的转矩特性进行了研究，着重论述了电动汽车用动力电机的启动特性和过载特性。英国谢菲尔德大学M.J.West对比分析了多能源控制总成的设计方法，并对混合动力驱动系统中的能量流动进行深入分析，提出了混合动力汽车的能量管理方法。
德国瓦尔塔汽车工业公司的Eberhard Meissner等对未来电动汽车动力系统的能量管理和电池监测的发展趋势进行了预测，将能量管理定义为能量回馈、能量流动、能量存储和能量消耗的综合控制，同时给出了能量管理、电池管理和电池状态监测之间的层次关系，将电池管理和电池监测归结于能量管理的范畴，延长了电池的使用寿命。
美国田纳西大学Chiasson.J分析了电动汽车用各类型动力电池的充放电特性，提出了一种新的SOC估算方法，并建立SOC计算模型。通用汽车公司设计的EVI电动汽车电池管理系统除了对单体电池电压、充放电电流进行检测，还具有六路温度检测、高压保险丝熔断保护、高压回流式继电器、电量显示和低压报警等功能。美国伊利诺伊大学的Sanghun Choi等提出了基于RCC的能量回收最大化的再生制动控制方法，采用该方法回收的制动能量比传统再生制动控制方法提高了20%。德克萨斯A&M大学的Yimin Gao等提出三种制动力分配控制策略，即：并联再生制动控制策略、理想再生制动控制策略和最大能量回收控制策略，并对所提出的再生制动控制策略进行了仿真分析。
1.3本文研究的主要内容及研究思路
在能量存储系统和其他技术取得有效突破之前，对纯电动汽车传动系统的设计与分析是提高电动汽车性能的重要手段之一。
另一方面，鉴于纯电动汽车主要性能指标是由最高车速、加速能力、爬坡能力和续航里程等来表征的，这些指标的高低直接与其动力传动系统优劣密切相关，因此，创新设计一类基于直驱AMT 的传动系统，必定可以提高动力传动系统的性能。
本课题的来源是山东省重点研发项目——基于直驱技术的高效变速器关键技术研究与系统开发。本课题是针对纯电动汽车纯电动力输出的工作特性，创新设计一类基于直驱AMT的传动系统。研究思路：
1.根据汽车理论以及相关论文，完成驱动电机的选型工作
2.根据材料力学知识，校核关键部位强度
3.对纯电动汽车传动系统的结构进行设计，应用CATIA软件建立总体方案的三维模型，应用CAD 软件可以绘制二维工程图
第二章方案设计
2.1设计目标
针对纯电动汽车纯电动力输出的工作特性，创新设计一类基于直驱式AMT的传动系统。方案设计要遵循以下几个原则：
①保证纯电动汽车动力性的情况下，降低百公里能耗；
②电能的利用率尽可能最大化；
③关键部件强度要满足使用要求；
④设计结果要具有可实现性。
2.2 传动系统设计方案的比较分析与评估
2.2.1方案一：单电机传动系统传动方案
图2.1 单电机传动系统
图2.1注释：1-主减速器；2-变速箱；3-电源；4-电机控制器
现在最普遍的纯电动汽车单电机动力传动系统传动方案，其结构形式类似于内燃机汽车，它由一台电动机、变速器、电源以及电机控制器等组成。因为结构形式类似于内燃机汽车，所以结构稳定，便于在原有汽车制造平台上进行生产制造。但是单电机传动系统由于对电动机的功率需求较大，因此电机尺寸较大、质量偏重等，这方面原因很大程度上限制了纯电动汽车的发展。
纯电动汽车在行驶时，存在很多种不同阶段，比如起步阶段、加速阶段、上坡阶段、匀速行驶阶段、下坡阶段、减速阶段、刹车制动阶段等，单电机传动系统很难进行电机和电动汽车动力性的匹配：
①如果电动汽车需要功率恒定，单电机无法同时满足电动汽车最高车速和动力性能的要求。
②要提高电动汽车整车的动力性能，只能通过提升电机功率，但是电机的比功率不变的，因此提高功率伴随着电机尺寸的变大，质量的上升，而且会使电压提高或者电流增大，乘车的安全性能下降，从而导致制造难度以及制造成本都上升。
电机的工作特性决定了电动机只有额定转速附近运行时才能有较高的效率，如果电动机可以一直在高效率区域运行，那么电动汽车的经济性能会大大升高。但是，由于纯电动汽车运行时工况比较复杂，单电机传动系统很难使电动机长时间的运行在电动机高效区域。纯电动汽车一般为了增加续航都会进行能量的回收，既在制动阶段以及下坡阶段将电动汽车的动能通过对电机倒拖转化为电能，储存在蓄电池中。理论上，要实现电能的全部回收，电机的瞬间电流会比较大，甚至远远超过电机的承受范围，因此一般情况下只能回收到20%的能量。而单电机传动系统运行在电机高效率区域外时效率很低，制动以及下坡阶段对能量的回收效率也很低，进一步降低了电动汽车的续航里程。
单电机传动系统虽然制造技术成熟，但是在对电动汽车续航里程要求越来越高的今天，单电机传动系统必然会被封存在电动汽车传动系统发展的历史长河中。
2.2.2 方案二：主电机+轮毂电机传动方案
此传动系统由一个主电机以及两个轮毂电机、一个电机控制器、变速箱、主减速器组成。方案布置图如图2.1所示：
图2.2 方案一传动系统图示
图2.2注释: 1-主电动机；2-电机控制器；3-蓄电池；4-轮毂电动机；5-变速器；6-驱动桥
此传动方案是由主电机驱动前轮使电动汽车向前行驶，后轮的两个轮毂电机主要为电动汽车提供后备功率以及纯电动汽车在减速或者下坡时回收能量。电动汽车大负荷运行时，轮毂电机可以保
护主电机，并且提供后备功率；减速以及下坡工况下，三个电机同时进行能量回收，提高能量利用率。
此方案评估分析：采用前轴驱动，后两轮轮毂电机辅助驱动的形式，一方面提高了电动汽车的后备功率，使驱动系统结构简单，但是同时也增加了轮毂的转动惯量使电动汽车的操控性能下降。另外轮毂电动机工作环境相对比较恶劣，容易受到温度、水、灰尘等多方面影响，因此密封方面有非常高的要求，还要考虑电机的散热问题。
2.2.3 方案三：双电机双轴驱动纯电动汽车
双电机双轴驱动电动汽车驱动系统是指纯电动汽车的前后桥都采用电机加驱动桥的形式组成一个驱动系统。电动机、减速器以及驱动桥组成一个整体，三部分的轴之前成平行关系，使驱动系统结构更加的紧凑。双电机双轴驱动纯电动汽车结构简图如图2.3所示。
图2.3双电机双轴驱动电动汽车结构简图
该传动系统采用两台小功率的电动机分别对前轴和后轴进行驱动。采用两个小功率的电动机比采用单个功率值为两个小功率电机功率之和的电动机驱动车辆，可以在相同的车辆负荷下，提高单个小电动机的负荷率，进而提升电动车的工作效率，减少电动汽车的电能消耗，提升了电动汽车整车的续航里程。采用双轴驱动的形式，可以充分利用整辆电动汽车的重力产生附着力，提高电动汽车的整车附着利用率，能充分发挥电动汽车整车的驱动潜力，提升车辆的动力性。前后双轴同时进行再生制动，缩短电动汽车的制动距离，提高能量的回收率。
双电机双轴驱动可以提升电动汽车的能量利用率，增加电动汽车的续航里程，使经济性上升。双电机双轴可以提高电动汽车整车动力性，使电动汽车操控性能上升，增强驾驶质感。
2.4 本章小结
综上分析对比，确定了双轴双电机的驱动系统方案，但与方案三不同的是后轴为主电机驱动轴，动力从电动机发出后，经过直驱式两档AMT变速箱，然后到减速器及驱动轴再到后车轮；前轴为辅助电机，直接通过电机控制器控制，经减速装置和驱动轴驱动前轮。
本文设计研究的纯电动汽车传动系统简图如图2.4所示。
图2.4 纯电动汽车传动系统简图
此种驱动方案具有以下优点：
①在电机总功率和不变的情况下，提升了单个电机负载，使电机的效率上升，使电机可以尽可能的工作在电机高效工作区域。
②直驱式两档式AMT变速箱可以提高主电机的工作平顺性，充分发挥电机性能。
③双轴驱动可以充分利用电动汽车整车产生的重力附着力，提高了整车的附着利用率，使电动汽车充分发挥自己的驱动潜力，提升了电动汽车的整车动力性能。
第三章纯电动汽车整车参数匹配设计
首先确定纯电动汽车的整车参数和动力性能设计要求后，然后对动力传动系统进行匹配计算，对驱动电机、动力电池、布置方式进行选型和设计。电动汽车整车性能是否能满足设计要求取决于驱动系统的动力参数匹配是否合理。纯电动汽车整车参数匹配的任务是在满足动力性能要求的基础上合理的选择驱动系统各部件的参数，以期最大可能的提高整车行驶经济性。
3.1 纯电动汽车传动系统结构
本文设计的基于直驱AMT的传动系统结构如图2.1所示，此电动汽车传动系统主要由两个电机，一个电机控制器，电池组和直驱AMT变速箱组成。其中主电机负责后轮驱动，辅助电机负责能量回收，以及为电动汽车提供后备功率。主副电机电机均采用小功率电机，正常行驶工况下，由主电机向后轮供电，驱动后轮使电动汽车向前行驶；当电动汽车起步及加速运行时，电池组分别向主电机和辅助电机供电，通过电动机控制器控制2个电机同时运行向车辆提供所需功率。电动汽车在制动、下坡等需要减速的情况下，主辅电机均参与能量的回收，从而实现四个车轮同时进行能量回收。
图2.1 纯电动汽车动力传动系统简图
永磁同步电机具有高效率、高密度、结构简单且可靠性能高的特点，所以驱动电机选用永磁同步电机。变速器采用两档直驱式AMT自动变速箱，充分发挥纯电动汽车纯电动力输出的工作特性，使纯电动汽车的动力输出更加平顺。
3.2 整车参数及设计要求
本论文以一款纯电动汽车的整车参数及技术要求进行整车参数匹配设计，具体参数见下表2.1所示。
表2.1 纯电动汽车主要技术参数
3.3 驱动电机匹配选型
纯电动汽车驱动电机通过电机控制器将动力电池的电能转化为驱动汽车行驶的机械能，是纯电动汽车行驶的动力源。
电动汽车驱动电机的选型必须满足整车动力性能设计指标，需要确定的参数有：额定功率、峰
值功率、额定转速以及最高工作转速。
图2.2 驱动电机输出特性
研究表明电机具有如图2.2所示的低速等转矩和高速恒功率的机械特性，因此，驱动电机的工作区域就分为恒转矩区域和恒功率区域，以额定转速为分界点，以下是恒转矩区域，以下是恒功率区域。驱动电机的峰值工作特性使电机具有一定的过载能力，完全可以保证纯电动汽车起步、爬坡及加速等短时极限行驶工况，但是驱动电机不可以长时间工作在峰值功率附近，长时间在峰值功率附近运行会导致电机出现故障，也会对电机的使用寿命造成很大影响。
（1）驱动电机的额定功率
驱动电机长时间工作于某工况的能力由额定功率来衡量。设计电动汽车运行工况时，为了能够
使电动汽车以最高车速长时间行驶，往往需要以电动汽车最高车速确定驱动电机的额定功率。
正常情况下，电动汽车的最高车速对应电动汽车最高档，该双驱动电机传动系统在最高车速时，只有主电机工作，因此用电动汽车的最高车速计算主电机的额定功率。
根据《汽车理论》所学知识，由汽车的功率平衡方程，可以求得满足汽车长时间以最高车速行驶的额定功率：
式中，P N 为电机额定功率，KW ；η为传动效率，取0.91；m 为整车质量，kg ；f 为滚动阻力系数；A 为电动汽车迎风面积，m 2;C d 风阻系数；U max 为最高车速。g 为重力加速度，取9.8kg ·m ·s -2。
（2）驱动电机的峰值功率
驱动电机的峰值功率越高电动汽车的后备功率越大。为了满足整车爬坡、急加速等大功率短时工况需求，根据爬坡及加速等动力性能要求计算驱动电机峰值功率。
①根据最大爬坡度的需求进行分析，电动汽车以V N =30km/h 的速度在最大坡度i max =30%的坡上行驶。此时所需求的功率为：
②根据百公里加速时间t 0-50km/h 的需求进行分析，电动汽车加速过程中需要较大的后备功率，其瞬时车速可以根据经验公式得：
式中，v m 为电动汽车的末速度；t m 为电动汽车的加速时间；x 为拟合系数，一般取0.5左右。 汽车在从零加速到50km/h 的过程中，不仅要克服加速阻力、空气阻力。其中，空气阻力会随电动汽车速度成二次方增长，因此，选取加速末尾时刻进行设计计算：
x
m m t t v v ???? ??=KW v t t t t mv AV C mgf P m x m m m m
D t 3.7191
.0360050)102.01012.06.350153104.115
.215098.135.0014.08.91531(3600)16.315.21(22
2=????????????? ??--???+??+??=???
????????? ???--?++=ηδ
根据上述计算，为了满足电动汽车动力性的要求，必须保证驱动电机的额定功率大于P N ，峰值功率大于max{P imax ，P t }。单电机的功率也不适宜太大，功率过大会造成电机实际质量的增加，一方面，这样不符合现在汽车轻量化设计的理念，另一方面会增加整车的制造成本，不能达到预期的经济收益。而且电机功率过大，会使电动汽车无法充分利用电机的高效区，在电动汽车的行进过程中，会更大的更迅速的消耗蓄电池的电量导致电动汽车续航里程下降。
（3）驱动电机的额定转速以及最高工作转速
目前，电动汽车的行驶工况一般为市区工况，大部分市区道路限速60km/h ，因此，常规车速假设为U N =60km/h ，以此数值计算电机的额定功率：
式中，n N 表示电机的额定转速，r/min ；i g 表示传动比；i 0表示主减速比；U N 表示常规车速，km/h ；r 表示车轮滚动半径，m 。
电机的制作工艺、制作成本以及传动系统各个部件的设计和成本都取决于电动机的最高工作转速。电动机一般分为普通电机和高速电机。普通电机的转速在6000r/min 以下，电动客车上的应用较多。高速电机的转速在6000r/min 以上，应用范围广，更适合电动轿车使用。因此，本文设计的纯电动汽车传动系统采用6000r/min 以上的高速永磁同步电机。
电机扩大恒功率区系数β是驱动电动机的最高转速比上额定转速的值。试验表明，β值一般取2~4之间。
（4）驱动电机匹配结果
根据上述匹配计算和分析，总结现有产品规格，本系统选用的永磁同步电机具体参数如下。
r
U i i n N
g N 377.00
3.4 传动比匹配
3.4.1 档位数的确定
车辆的使用条件和性能要求决定了电动汽车传动系统的档位数，从理论上来讲，增加档位数可使电动汽车驱动电机尽可能的工作在高效区，使电动汽车的能耗降低，增加续航里程。同时，可以使整车的加速爬坡的动力性能得到提升。虽然增加电动汽车的档位数可以提高整车的动力性和经济性。但是，增加档位数会使变速器的机械结构更加复杂，控制难度更高，进一步增加了制造的成本。
本传动系统采用两档自动变速器技术方案，该方案能够使电动汽车驱动电机有更好的机械输出特性。一档时，传动比大，电动机低速大扭矩的特性使电动汽车能够更好的完成起步、爬坡、急加速工况需求；二档时，传动比小，电动机高速时输出的大功率可以保证电动汽车的最高车速需求。同时，变速箱传动逼得设计尽可能的使驱动电机日常工作点在电机的高效区内，满足电动汽车动力性的同时，保证能耗最低。
3.4.2 各档位传动比范围的确定
在确定变速箱不同档位传动比时，首先根据不同档位传动比要满足的电动汽车行驶工况，并利用所学动力学方程，确定不同档位传动比的合理设计范围。
本论文用i g1和i g2分别表示AMT变速箱一档和二档的传动比，i F表示主减速器传动比，用i1=i g1*i F表示一档时传动系统的总传动比，用i2=i g2*i F表示二档时传动系统的总传动比。查阅资料，单级齿轮的最大传动比不应该大于4，因此，主减速器传动比i F选定为3.8,下面分别对i1和i2进行匹配计算。
①计算i1范围
大传动比i1必须满足电动汽车最大爬坡度的要求，并且电动汽车运行时驱动转矩不可以大于地面附着力的极限值。
A）i1需要满足的电动汽车最大爬坡度
通过上式计算可得：i 1≥7.34
B ）i 1需要保证电动汽车运行时驱动转矩不可以大于地面附着力的极限值
上式中，?表示路面附着系数，取值范围是：干燥的水泥路面，?=0.7~1.0，潮湿水泥路面，?=0.4~0.6，刚开始下雨时路面：?=0.3~0.4，在这里取?=0.8。
经过计算可得：i 1≤13.90
综上所述，i 1取值的合理范围是：7.34~13.90
②计算i 2范围
小传动比i 2需要满足电动汽车最高车速以及电动汽车在以最高车速行驶过程中驱动力不小于行驶阻力。
A ）i 2必须满足电动汽车的最高车速
因为i 2需要满足电动汽车的最高车速，所以下面的式子成立，
上式中，n max 驱动电机的最高转速，取8500r/min ，R 表示车轮的滚动半径，m.
则：i 2≤8.49
B ）i 2满足电动汽车在以最高车速行驶时驱动力不小于行驶阻力
上式中，T nmax =电机额定功率/电机最高工作转速
则：i 2≥5.44
综上所述，i 2合理的取值范围是：5.44~8.49
3.5 本章小结
R
v i n m ax 2m ax ≥Φ≤G R
T i ηmax 115
.212max 2max AV C mgf R T i D n +≥η
首先确定了本论文设计的基于直驱式AMT 的传动系统结构形式和设计原理，之后根据该电动选用的整车参数以及它的各项性能指标，完成了驱动电机的选型，对该传动系统的传动比范围进行了确定，通过分析和查阅相关数据，该AMT 变速箱一档传动比选用i g1=3.09，二档的传动比选用i g2=1.83,主减速器传动比选用i F =3.8。
第四章 基于CATIA 的设计方案建模
本次设计的基于直驱AMT 变速箱的纯电动汽车的传动系统主要包括电动机、AMT 变速箱、万向传动装置、驱动桥等。下面首先对主要部分的参数进行确定，然后在CATIA 中完成各部分三维模型的绘制。
4.1 AMT 变速箱模型
4.1.1 中心距A
采用直驱AMT 变速箱，采用的是中间轴式结构，第二轴和中间轴的距离是变速器的中心距A ，中心距是变速箱的一个基本参数，一方面，它的数值对变速器的外形尺寸、体积、重量等都产生很大的影响。另一方面，它也影响着传动齿轮的接触强度。中心距越大，齿轮的接触应力就越小，齿轮的寿命就越长。中心距不能过小，如果中心距过小，会导致变速箱的长度增加，因此导致轴的刚度下降，另一方面受一档小齿轮齿数不能过小的限制，中心距也应该选大一些。
1.中间轴式变速器中心距Ａ的确定
初步确定中心距A 时，可以用下面的经验公式计算
上式中，A 表示变速器中心距，mm ；K A 表示中心距系数，乘用车：K A =8.9~9.3；T emax 表示电动机的最大转矩（N·m ）；i g1表示变速器一档是的传动比；ηg 表示变速器传动效率，这里取96%。
根据前文所选电机参数，以及传动比求得：
4.1.2 各档齿轮齿数的分配
根据汽车设计所学知识，查表后初步选定齿轮模数取3。然后根据变速器的档位数、传动比和传动方案进行各档齿轮齿数比的分配。需要注意的是，各档齿轮齿数比应该尽量不要取整数，以最大可能的保证齿面磨损均匀。下图为两档变速器传动方案。
31max g
g e A i T K A η=
图3.1 两档AMT 变速器传动方案
1.一档传动比的确定
一档传动比为 首先求z 1和z 2的齿数，再求z 5和z 6传动比。
齿数和
计算后取z h 为整数，z h =57。在确定齿数和后，进行大小齿数的分配。查阅资料，因一档传动比为3.08，因此中间轴上一档齿轮的齿数可在z 6=15~17之间选用，取z 6=16，则z 5=41。则β值取为22。
2.中心距的修改
在计算齿数和的过程中，由于取整的原因，中心距的大小发生了变化，此时，A=85.5。接下来以修改后的中心距Ａ作为各档齿轮齿数分配的依据。
3.常啮合齿轮齿数的确定
根据之前计算可知：
则z 1=26，z 2=31。
1
6251
z z z z i g =n
h m A z βcos 2=1
23456
输入轴输出轴
57
21=+z z
4.二档齿轮齿数的确定
4.求得：z 3=35，z 4=22。 4.1.3 齿轮接触应力校核
一档齿轮接触应力校核：
已知：Nmm T g 310241.16?=；?=20α；?=22β；3=n m ；a MP 5102.1E ?=；
mm Z Z A d h 28.12257
41852251=??=?=；mm Z Z A d h 72.745716852226=??=?=； mm m K b n c 65.2222cos 37cos ??==β；N d T F g 2.97212
28.1221016.24122311=???==;;1.127222cos 1972.2cos 1N F F =?==β;8.722cos 20sin 19.535cos sin 22=???==βαz z r p ;08.2022cos 20sin 50.465cos sin 22=???==βαb b r p
由牛顿第三定律可知，作用在主动齿轮和从动齿轮的两作用力是一样的，故只需要计算一个接触应力即可：
经过计算结果与现有数据对比两个档位的齿轮接触应力均满足设计要求，合格。
根据上述计算参数，参考标准件对照表，绘制齿轮的三维模型如下：
齿轮z1： 齿轮z2： 齿轮z3：
齿轮z4 齿轮z5 齿轮z6
4
1322z z z z i g =
57
43=+z z
图3.2 变速器各齿轮
4.1.4 初步确定轴的直径
该变速箱采用中间轴式布置结构，而且上述算出中心距A=85.5，因此，中间轴以及第二轴的中间部分直径为d ≈0.45A 。对于中间轴d/L=0.16~0.18，对于第二轴，d/L ≈0.18~0.21，其中d 表示轴的最大直径，L 表示轴的支承间距。
第一轴花键部分的直径D 可以按照下列式子进行初选：
其中，K 为经验系数，K=4.0~4.6；T emax 表示电动机的最大转矩。
有上述公式及经验计算可得：
中间轴中部直径为d 2=38。
第一轴花键部分直径为D=30。
参考相关论文，初步取壳体的总长度为324mm ，中间轴支承距离取316mm ，则根据相关数据第二轴支承距离为268mm 。
4.1.5 轴强度的校核
AMT 变速箱在工作时，由于齿轮啮合以及动力的传动，变速箱的轴受到转矩和弯矩。这就需要变速箱轴的刚度和强度必须满足要求，如果轴的刚度不能满足要求将导致轴发生弯曲变形，进而，导致齿轮不能正确的啮合，对于行车安全以及驾乘感受造成很大的影响。
1.校验轴的刚度
变速箱轴在垂直平面内发生的挠度以及水平面内产生的转角对齿轮的工作产生的影响最大。挠3max
e T K D
度会改变齿轮的中心距Ａ，使齿轮不能正确的啮合；轴产生的转角会导致齿轮之间相互歪斜，使延齿长的压力分布不均匀。
上文初步确定了各轴的直径，长度等尺寸，现在对轴的强度和刚度进行验算。想要求变速箱输入轴的支点反作用力，必须从中间轴的支点反力入手，先求出钟建中的支点反力。这里需要注意的是随着档位的不同，齿轮受的圆周力、径向力和轴向力都会发生变化，而且档位不同力到支点的长度也会发生变化，所以应该对各个档位都进行验算。在进行验算时，可以把轴看做是铰接支撑的梁。作用在输入轴上的转矩应取T emax 。
《材料力学》里面有关于计算轴的挠度和转角的公式，在进行计算的时候，只计算轴上有齿轮的位置的挠度和转角。输入轴常啮合齿轮副，离支撑点的距离较近，负荷小，一般情况下挠度较小，因此可以不计算。轴在垂直面内的挠度是f c ，在水平面内的挠度为f s ，转角位δ，用下面的公式进行计算
式中，F 1表示轮齿宽中间平面上的径向力，N ；F 2表示齿轮齿宽中间平面上的圆周力，N ；E 是弹性模量，E=2.1*105MPa ；I 为惯性矩，mm 4，对于实心轴，I=πd 4/64;d 表示轴的直径，mm ；花键处均按直径计算；a 、b 为齿轮上的作用力距离A 、B 支座的距离，mm ；L 表示支座间的距离，mm 。
因此次设计的主要目的是设计基于AMT 的纯电动汽车传动系统，所以不在这里对变速箱各轴的具体参数进行计算校核。
2.校验轴的强度
变速箱的轴主要作用是进行力的传递，在这里按许用切应力进行简单的计算校核。
式中，W T 表示轴的抗扭截面系数，mm 3；P 为轴的传递效率，kW;n 为轴的转速，r/min ；C 跟轴选用的材料有关。
n 取峰值转速时，变速箱轴的转速，C 取125。则 EIL b a F f s 32
22=][2.0/1055.936
T T T d
n P W T ττ≤?==
当轴上有键槽时，应该加大轴的直径，单键直径增加3%，双键直径增加7%。
4.1.6 轴的三维模型
1输入轴模型
根据计算，运用CATIA 建立的中间轴三维模型，如下图所示:
图3.3 变速箱输入轴
2中间轴模型
根据计算，运用CATIA 建立的中间轴三维模型，如下图所示:
图3.4 变速箱中间轴
3输出轴模型
变速箱第二轴为输出轴，上面有同步器等换挡机构，阶梯轴各部分宽度与中间轴相匹配，在计算的基础上，绘制第二轴三维模型如图所示：
图3.5 变速箱输出轴
mm
d 8.8
汽车构造图解
汽车构造图解Revised on November 25, 2020
经典汽车构造图解 好多人开车不懂车的构造和原理，所以特意找到这本基础书籍下载给大家，全车各部件的说明，主要以精美3D构造图为主，附少量文字说明，我在当当网买了一本，后来发现网上有下载的，现分享给大家下载，不懂的车主赶紧补课，懂的车主可以温故一下： 《汽车为什么会“跑”图解汽车构造与原理》是“陈总编爱车热线丛书”之一。作者根据多年来为车友咨询服务的经验，精选了114个与汽车有关的问题，采用一问一答的形式，结合大量精美的汽车图片及简单文宇说明，精；隹地介绍了汽车各个总成部件的构造、原理及最新汽车技术与配置等。《汽车为什么会“跑”图解汽车构造与原理》全彩印刷，所选图片以透视图、割视图及原理示意图等为主，可以让读者清晰地看到汽车内部的具体构造，了解汽车各个部件运作的原理，从而为车友选车购车、用车开车提供基础知识支持。 《汽车为什么会“跑”图解汽车构造与原理》非常适合汽车爱好者、车主及相关汽车从业人员阅读使用。 -------------------------------------------------------------------------------- 编辑推荐 《汽车为什么会“跑”:图解汽车构造与原理》采用完全图解的形式，以汽车为什么会“跑”为主线。用大量透视图片加简单原理介绍的形式，逐步向读者介绍汽车构造及工作原理等，让读者真正看到汽车内部构造，明白汽车奔跑的原理。此书不可多得而又赏心悦目。 《如此购车最聪明：好车子的100个标准》介绍如何正确评价汽车的性能，在选购汽车时都要考虑哪些因素。怎样才能选购到自己满意的汽车。《汽车为什
汽车构造原理图解
汽车构造（发动机，底盘，车身，电气设备） 1. 发动机：发动机2大机构5大系：曲柄连杆机构；配气机构；燃料供给系；冷却系；润滑系；点火系；起动系。 2. 底盘：底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。 3. 车身：车身安装在底盘的车架上，用以驾驶员、旅客乘坐或装载货物。轿车、客车的车身一般是整体结构，货车车身一般是由驾驶室和货箱两部分组成。 4. 电气设备：电气设备由电源和用电设备两大部分组成。电源包括蓄电池和发电机；用电设备包括发动机的起动系、汽油机的点火系和其它用电装置。 性能参数 1. 整车装备质量（kg）：汽车完全装备好的质量，包括润滑油、燃料、随车工具、备胎等所有装置的质量。 2. 最大总质量(kg)：汽车满载时的总质量。 3. 最大装载质量(kg)：汽车在道路上行驶时的最大装载质量。 4. 最大轴载质量（kg）：汽车单轴所承载的最大总质量。与道路通过性有关。 5. 车长(mm)：汽车长度方向两极端点间的距离。 6. 车宽(mm)：汽车宽度方向两极端点间的距离。 7. 车高(mm)：汽车最高点至地面间的距离。 8. 轴距(mm)：汽车前轴中心至后轴中心的距离。 9. 轮距(mm)：同一车轿左右轮胎胎面中心线间的距离。 10. 前悬(mm)：汽车最前端至前轴中心的距离。 11. 后悬(mm)：汽车最后端至后轴中心的距离。 12. 最小离地间隙(mm)：汽车满载时，最低点至地面的距离。 13. 接近角(°)：汽车前端突出点向前轮引的切线与地面的夹角。 14. 离去角(°)：汽车后端突出点向后轮引的切线与地面的夹角。 15. 转弯半径(mm)：汽车转向时，汽车外侧转向轮的中心平面在车辆支承平面上的轨迹圆半径。转向盘转到极限位置时的转弯半径为最小转弯半径。 16. 最高车速(km/h)：汽车在平直道路上行驶时能达到的最大速度。 17. 最大爬坡度(%)：汽车满载时的最大爬坡能力。 18. 平均燃料消耗量(L/100km)：汽车在道路上行驶时每百公里平均燃料消耗量。 19. 车轮数和驱动轮数(n×m)：车轮数以轮毂数为计量依据，n代表汽车的车轮总数，m 代表驱动轮数。
纯电动汽车传动系统知识分享
第一章绪论 1.1 课题的目的意义： 1.1.1 纯电动汽车的背景 当前，我国电动汽车发展已经进入关键时期，既面临重大的发展机遇，也面临着严峻的挑战。我国电动汽车发展中还存在很多需要解决的问题，如核心技术还不具备竞争力，企业投入不足，政府的统筹协调能力还没有充分发挥等。总体上看来，我国电动汽车产业，起步不晚，发展不慢，但是由于传统汽车及相关产业基础相对薄弱、投入不足，差距仍然存在，中高端技术竞争压力越来越大，因此，必须加大攻坚力度，推动我国汽车产业向创新驱动转型，提高核心技术竞争力，确保我国汽车行业的可持续发展。 纯电动汽车使用电动机作为传动系统的动力源，缓解了能源紧缺的压力，实现了人们长期以来对汽车零尾气排放的期盼，传动系统作为汽车的核心组成部分，其技术创新是纯电动汽车发展的必经之路。 1.1.2 纯电动汽车的意义 近年来，关于纯电动汽车的研究主要集中在能量存储系统、电驱动系统和控制策略的开发研究三方面。 能量存储系统相当于纯电动汽车的发动机，是纯电动汽车电动机所需电能的提供者。目前，铅酸蓄电池是使用最为广泛的，但其充电速度较慢，使用寿命短，节能环保差。随着电动汽车技术的发展，其他电池正在渐渐取代着铅酸蓄电池。目前发展的新电源有纳硫电池、锂电池、镍镉电池、飞轮电池、燃料电池等，尽管这些新电源投入应用，但是短时间内还是无法解决纯电动汽车电源充电缓慢，电量存储低续航里程短的问题。 纯电动汽车整车控制策略的开发研究一直在紧锣密鼓的进行着，整车控制系统是纯电动汽车实现整车控制和管理的关键，是实现和提高整车控制功能和性能水平的一个重要技术保证。其核心技术主要体现在整车控制软件的架构设计、转矩控制策略以及对整车和各系统得能量管理上。尽管控制策略的开发研究一直没有间断，但是，系统开发较为复杂，进度较慢。
汽车构造图解
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论纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制
论纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制 摘要：本文主要对论纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制进一步分析了解。新能源汽车产业作为我国汽车工业的发展战略，能够有效地解决日益严峻的能源 危机与环境污染问题。 关键词：纯电动客车；驱动电机；冷却系统；控制；现状 引言： 纯电动客车因具有零排放、低噪音等突出特点也成为各大客车生产商着重发 展的车型。纯电动客车驱动电机作为汽车唯一的动力源，其可靠性直接影响着电 动汽车的性能。为了防止由于温度过高的原因使得电机永磁体产生退磁现象，甚 至影响到电机及其控制器的寿命和整车安全性，驱动电机及其控制系统的温度控 制显得尤为重要。因此，对纯电动客车驱动电机冷却系统进行合理的匹配并制定 科学有效的控制策略具有重要工程实际意义。 一、纯电动客车发展现状 随着国家对新能源汽车产业的大力推广，补贴优惠政策相继出台，推动了我 国纯电动汽车行业的发展，各大汽车企业纷纷制定新能源汽车发展规划，电动汽 车产品产销量逐年稳步提升，纯电动客车现已成为我国城市公交、中短途客运、 观光旅游等众多领域备受关注的新兴产品。 纯电动汽车所使用的驱动电机主要可分为：直流电机、异步电机、永磁同步 电机、开关磁阻电机。早期电动汽车大多采用直流电机作为能量转换装置，直流 电机具有控制容易、调速方便、技术较为成熟等优点，但是机械结构较为复杂， 其瞬时过载能力较差，长时间工作损耗较大，维护成本高，运转时电刷易使转子 产热，并产生高频电磁干扰。异步电机主要由定子、转子、端盖、轴承基座风扇 等几部分组成。相对于永磁同步电机其突出优点是成本低、制造简单、转速范围广、可靠性强、维修方便。但由于异步电机的转速与其旋转磁场转速有一定的转 差关系，其调速性能较差。开关磁阻电机作为一种新型驱动电机，其结构简单、 转速范围广、整个转速范围内效率高、系统可靠性高、兼有直流、交流两种电机 的优点。其缺点是存在转矩脉动，转子上的转矩有一系列脉冲转矩的叠加，因双 凸极结构和磁路饱和非线性影响，合成转矩有一定的谐波分量，影响开关磁阻电 机的低速性能。永磁同步电机（PMSM）具有结构坚固、功率密度大、电机效率高、转矩密度高、控制精度高、良好的转矩平稳性及低振动噪声的特点。在新能 源汽车驱动方面具有很高的应用价值。其缺点是永磁体成本高、对温度敏感，在 温度较高时会产生不可逆的退磁现象影响其使用性能。 二、电动汽车驱动电机冷却系统简述 根据冷却系统所选用冷却介质不同，驱动电机的冷却形式可以分为风冷和液 冷两种方案。风冷可分为自然风冷和强迫风冷。液冷方案常用水、油等作为冷却液。由于纯电动客车驱动电机安装位置特殊，风冷不能满足其散热需求，目前普 遍采用液冷方式，包括油冷和水冷；冷却油的导热系数及热容量均小于水，且成 本较高。因此，纯电动客车驱动电机多采用冷却液冷却的形式。冷却液的主要成 分为：乙二醇、防腐蚀添加剂、抗泡沫添加剂、水。在电机机壳体中设计出水道 结构，通过冷却液在水道中的流动与机壳进行换热从而实现冷却功能。根据电机 水道布置方式的不同有以下四种结构方案：螺旋结构、半螺旋结构、圆周结构、 轴向结构。由于电动客车驱动电机散热环境的特殊性，电机的温度控制对冷却系 统有较高的要求。因此，结合电机布置方案和电动车行驶工况，设计有效的冷却
纯电动汽车驱动电机应用概述
纯电动汽车驱动电机应用概述 郑金凤 胡冰乐 张翔 (福建农林大学机电工程学院，福建 福州 350002) 摘 要：介绍了目前纯电动汽车的发展状况，叙述了纯电动汽车驱动电机不同类型的特点及相关的控制方法。还介绍了一些目前应用比较广泛的驱动电机控制方法的主要内容及其所解决的相关问题。 关键词：纯电动汽车 驱动电机 矢量控制 直接转矩控制 中图分类号：TP202 文献标识码：A Driving Motor for Electric Vehicles Application Overview Zheng Jinfeng Hu Bingle Zhang Xiang (College of Mechanical and Electronic Engineering，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou 350002，China) Abstract: the current state of development of electric vehicles and features of the electric vehicles are described.Otherwise,driving motors and its control methods are narrated. Also major contents of some driving motor control methods applied extensively at present and its related issues are discussed. Key words：Electric vehicle，Drive motor，Vector control，Direct Torque Control 引言 由于环境保护越来越受消费者和政府的重视，以及能源价格的不断上涨，使得世界的汽车制造商都纷纷加大开新能源汽车开发力度。在去年金融危机的影响下，今年以来，由于全球大多主流的汽车市场纷纷出现衰退，尤其以美国和日本为代表的两大汽车市场出现了急剧下滑，使得美国和日本汽车厂家不得不加速原本保守的计划，从而重新刺激美国和日本等原有核心市场。而电动汽车以电能为能源，具有零排放无污染的突出优点，因此备受汽车界的推崇。在中国，政府今年也不断的推出各种政策来促进纯电动汽车的发展。回顾一下国际上电动汽车的发展史，连这次至少有四次，世界汽车工业界要启动纯电动汽车，但是前三次都失败了。前三次失败主要是因为电池。前三次基本上都是以铅酸电池为基础，由于他的比能量和比价格都比较差，所以没有得到推广。现在随着电池技术的不断发展，使得纯电动汽车的推广得以实现。现在纯电动汽车主要采用的是锂电池，锂电池的比能量是铅酸电池的八到十倍，且质量轻。今年比亚迪、丰田、奇瑞等汽车公司都将推出各自的纯电动汽车。并且电动汽车将可能慢慢成为汽车发展的一种趋势和必然[1,2,3]。 1各种电动汽车驱动电机的性能[4-11] 纯电动汽车关键的难点重点在于电池技术和驱动电机。电池技术已经在一定程度上得到了突破。下面主要讨论一下驱动电机的相关状况。 1.1电动汽车驱动电机控制的关键问题 电动汽车是以车载电源为动力，并采用电动机驱动的一种交通工具。电机及其驱动系统是电动汽车的核心部件之一，由于电动汽车在运行过程中频繁起动和加减速操作，对驱动系统的有着很高的要求。下面主要阐述控制过程中的一些关键问题: （1）用在电动汽车的电动机应具有瞬时功率大、过载能力强(过载3～4倍)、加速性能好，使用寿命长的特点。 （2）电动汽车用电动机调速范围应该宽广，包括恒转矩区和恒功率区。要求在低速运行时可以输出大恒定转矩，来适应快速起动、加速、负荷爬坡等要求；高速时能够输出恒定功率，能有较大的调速范围，以适应平坦的路面、超车等高速行驶要求。
纯电动汽车的结构分析和驱动系统性能比较
纯电动汽车的结构分析和驱动系统性能比较 摘要 纯电动汽车驱动形式有很多种，为了选择最合适的驱动系统，我们对不同驱动系统的结构特征进行了分析，在纯电动汽车上匹配不同的驱动系统后比较其动力性；以城市驾驶循环为例建立车辆能耗模型来比较其经济性。结果显示：单电机直接驱动系统虽然最简单，但其性能最差；装配两速变速器后，动力性显著改善，汽车行驶里程增加3.6％，但自动变速的功能难以解决;采用轮毂电机驱动系统可以改善汽车的动力性，但实际行驶效率不高;而双电机耦合驱动系统可以实现高效率行驶，其行驶里程比单电机直驱增加了7.79％，并且因为其具有结构简单，行驶效率高等特点，所以适用于现在的纯电动汽车。 绪论 作为核心部件，电力驱动系统的技术水平直接制约纯电动汽车的整体性能。如今，有多种驱动系统可以使用。根据车轮驱动扭矩的动力源，驱动系统的模式可分为整体式驱动和分布式驱动。整体式驱动系统的驱动扭矩由主减速器或次级减速器或差速器来调节，主要包括单电机直驱和主副电机耦合系统。在分布式驱动中，每个驱动轮都有一个单独的驱动系统，轮毂电机驱动系统是分布式驱动的主要形式。 整体式驱动的技术相对比较成熟，但驱动力通过差速器被大致平均分配到左、右半轴，单个驱动轮的转矩在大多数车辆中不能独立地调节。因此不安装其他的传感器和控制器，我们很难对汽车的运动和动力进行控制[1]。分布式驱动近几年飞速发展，由于大多数车轮和电动机之间的机械部件被替换，因此分布式驱动系统具有结构紧凑和传动效率高的优点[2]。 为了选取最适合纯电动汽车的驱动方式，本文对不同驱动系统的结构特征和动力性经济性比较进行了比较说明。本文结构如下：第二部分为驱动系统的结构特征分析，第三部分介绍驱动系统的参数和部件性能，第四部分比较不同驱动系统的动力性，第五部分比较不同驱动系统的经济性，第六部分得出结论。 结构分析 整体式驱动 整体式驱动系统被广泛应用于各类电动车辆，其主要结构如图1所示。其中M是电动机，R是固定速比减速器，T是变速器，D是主减速器，W是车轮。图1 a是单电机直驱系统，其扭矩由主减速器调节，通常称为直驱系统。图1 b和直驱系统十分相似，除了扭矩由变速器调节。因为驱动电机的速比调节范围比内燃机的更大，所以能以较少的齿轮数目的传动来满足在任何工况下的电动汽车需求。图1 c是另外一种整体式驱动形式，其采用两个驱动电机和主减速器，其中一个电机在大多数工况下作为汽车的动力来源，另外一个电机只有在需要附加功率时才会工作。
电动汽车高压电气系统安全设计
纯电动汽车高压电气系统安全设计摘要：在电动汽车研发安全设计中，纯电动汽车安全设计除与传统燃油车一样考虑乘员的主动安全与被动安全外，还需重点考虑动力电池系统和高压系统安全。为解决纯电动汽车高压电系统的安全问题，文章对高压部件和高压线束防护与标识、预充电回路保护、高压设备过载/短路保护、绝缘电阻检测、动力电池电流电压检测、高压接触器触点状态检测、高压互锁电路检测、充电互锁检测、高压系统余电放电保护以及碰撞安全等高压系统潜在的安全问题提出了相应的解决方案，形成一整套完整的电动汽车高压电气系统的安全设计方案。该方案能确保电动汽车高压系统安全可靠地运行。关键词：纯电动汽车；高压电气系统；高压触点；绝缘电阻；高压互锁；碰撞安全。 现代电动汽车一般分为纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、外接式可充电混合动力汽车及增程式电动汽车。纯电动汽车是指完全由蓄电池提供电力驱动的电动汽车，工作电压高达几百伏，远远高于安全电压。且高压系统工作时放电电流有可能达到数十安，甚至高达上百安[1]。当高压电路发生绝缘、短路及漏电等情况时，会直接对驾乘人员的人身生命财产安全造成危害。 因此，在设计高压系统和对高压系统关键部件进行选型时，不仅要满足整车驱动的要求，还必须确保驾乘人员和汽车运行环境安全。因此，纯电动汽车整车的电气系统安全性已成为评价纯电动汽车安全性的一项重要指标。文章简述了某公司纯电动轿车高压电气系统的安全设计与控制策略。 1纯电动汽车电气系统安全分析 纯电动轿车电气系统主要包括低压电气系统、高压电气系统及CAN通讯信息网络系统。低压电气系统采用12V供电系统，除了为灯光照明系统、娱乐系统及雨刷器等常规低压用电器供电外，还为整车控制器、电池管理系统、电机控制器、DC/DC转换器及电动空调等高压附件设备控制回路供电； 高压电气系统主要包括动力电池组、电驱动系统、DC/DC电压转换器、电动空调、电暖风、车载充电系统、非车载充电系统及高压电安全管理系统等； CAN总线网络系统用来实现整车控制器和电机控制器、以及电池管理系统、高压电安全管理系统、电动空调、车载充电机和非车载充电设备等控制单元之间的相互通信。 纯电动汽车电压和电流等级都比较高，动力电压一般都在300～400V（直流），电流瞬间能够达到几百安。人体能承受的安全电压值的大小取决于人体允许通过的电流和人体的电
纯电动汽车电动机&电池匹配参数
电动机&电池匹配 ? 整车参数： 整车自重（带电池）：700KG （TBD ） 额定载荷： 300KG （4个人） 车辆滚动半径： 0.247mm ? 计算变速器速比和车速： 无变速箱，无差速器，根据产品定义设计最高车速：80KM/H ，计算电动机最高转速需求： 0.377 0.3770.24780/859/a rn u n km h i n r m ==?== 取满载时最高车速为40KM/H 0.2470.377 40/1 a r u km h == 则430/n r m = ? 计算满载在正常道路上行驶时所需要的扭矩： 初步确定传动效率为0.92，空气阻力系数为0.35、轮胎滚动阻力系数为0.015、迎风面 积2 1.66m 2 21.15M CdA Gf u r η=+ 20.920.35 2.2 8409.80.015800.24721.15M ??=??+? 95.7M Nm = ? 计算在正常道路上行驶时所需要的功率： 3max max 1 ( )360076140e a a Gf CdA P u u η=+ 3 17009.80.020.35 2.2(8080) 5.70.92360076140 e P Kw ???= ?+= ? 选择电动机 根据车辆的安装空间以及市场上的电动机的情况，选择电动机额定电压为72V ；根据车辆用 设车辆最大行驶里程为80KM ，电池放电深度为0.8： 0.8e S P UI V ?=? 82.3I A = 800.88082.3 W S Vt km ==??= 102.875W Ah = 所以选择110Ah 电池
5.9车轮总成 5.9.1 车轮总成的结构：车轮：145/70R12轮胎 5.9.2车轮总成的性能要求 5.9.2.1车轮总成应有合理的负荷能力和速度能力 5.9.2.2轮胎应有良好的附着性能和缓冲性能 5.9.2.3同时考虑铝合金和钢车轮 5.9.2.4具有良好的均匀性和质量平衡性。车轮总成在轮毂边缘上总的动不平衡量不大于80g，每一轮毂边缘单侧只用一块平衡块。 5.9.2.5车轮总成应有较小的滚动阻力和行驶噪声。 5.9.2.6车轮装饰盖与车轮搭配合理。 5.9.2.7无备胎 5.10 电气 5.10.1蓄电池 5.10.1.1免维护式，容量：210A·h 5.10.1.2要求安装位置接近性好、固定可靠 5.10.3.1 组合仪表包括指针式车速表、里程表、指针式电动机转速表、电压表、水温表等。 5.10.3.2组合仪表设有：点亮报警灯、充电指示灯、制动报警灯、转向指示灯、远光指示灯、前雾灯指示灯、防盗报警灯等。 5.10.3.3仪表台灯光应柔和、明亮、可调。 5.10.4喇叭 5.10.4.1单无触点电喇叭。 5.10.5车灯 5.10.5.1整车车外设定前照灯、前/后位置灯、前后转向灯、制动灯、倒车灯、前雾灯、后雾灯（选装）、牌照灯、回复反射器。
纯电动汽车的驱动电机系统详解
纯电动汽车的驱动电机系统详解 驱动电机系统是电动汽车三大核心系统之一，是车辆行驶的主要驱动系统，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。一、驱动电机系统介绍驱动电机系统由驱动电机、驱动电机控制器(MCU)构成，通过高低压线束、冷却管路与整车其他系统连接，如图1所示。整车控制器(VCU)根据加速踏板、制动踏板、挡位等信号通过CAN网络向电机控制器MCU发送指令，实时调节驱动电机的扭矩输出，以实现整车的怠速、加速、能量回收等功能。电机控制器能对自身温度、电机的运行温度、转子位置进行实时监测，并把相关信息传递给整车控制器VCU，进而调节水泵和冷却风扇工作，使电机保持在理想温度下工作。驱动电机技术指标参数，如表1所示，驱动电机控制器技术参数如表2所示。1、驱动电机永磁同步电机是一种典型的驱动电机(图2)，具有效率高、体积小、可靠性高等优点，是动力系统的执行机构，是电能转化为机械能载体。它依靠内置旋转变压器、温度传感器(图3)来提供电机的工作状态信息，并将电机运行状态信息实时发送给MCU。旋转变压器检测电机转子位置，经过电机控制器内旋变解码器解码后，电机控制器可获知电机当前转子位置，从而控制相应的IGBT功率管导通，按顺序给定子三个线圈通电，驱
动电机旋转。温度传感器的作用是检测电机绕组温度，并提信息供给MCU，再由MCU通过CAN线传给VCU，进而控制水泵工作、水路循环、冷却电子扇工作，调节电机工作温度。驱动电机上有一个低压接口和三根高压线(V、U、W)接口，如图4所示。其中低压接口各端子定义如表3所示，电机控制器也正是通过低压端口获取的电机温度信息和电机 转子当前位置信息。2、驱动电机控制器驱动电机控制器MCU结构如图5所示，它内部采用三相两电平电压源型逆变器，是驱动电机系统的控制核心，称为智能功率模块，它以IGBT(绝缘栅双极型晶体管)为核心，辅以驱动集成电路、主控集成电路。MCU对所有的输入信号进行处理，并将驱动电机控制系统运行状态信息通过CAN2.0网络发送给整车控制器VCU。驱动电机控制器内含故障诊断电路，当电机出现异常时，达到一定条件后，它将会激活一个错误代码并发送给VCU整车控制器，同时也会储存该故障码和相关数据。驱动电机控制器主要依靠电流传感器(图6)、电压传感器、温度传感器来进行电机运行状态的监测，根据相应参数进行电压、电流的调整控制以及其它控制功能的完成。电流传感器用于检测电机工作实际电流，包括母线电流、三相交流电流。电压传感器用于检测供给电机控制器工作的实际电压，包括动力电池电压、12V蓄电池电压。温度传感器用于检测电机控制系统的工作温度，包括IGBT模块的温度。驱动电
纯电动汽车制动系统计算方案
目录 前言 (1) 一、制动法规基本要求 (1) 二、整车基本参数及样车制动系统主要参数 (2) 2.1整车基本参数 (2) 2.2样车制动系统主要参数 (2) 三、前、后制动器制动力分配 (3) 3.1地面对前、后车轮的法向反作用力 (3) 3.2理想前后制动力分配曲线及 曲线 (4) 3.2.1理想前后制动力分配 (4) 3.2.2实际制动器制动力分配系数 (4) 五、利用附着系数与制动强度法规验算 (8) 六、制动距离的校核 (10) 七、真空助力器主要技术参数 (11) 八、真空助力器失效时整车制动性能 (11) 九、制动踏板力的校核 (13) 十、制动主缸行程校核 (15) 十一、驻车制动校核 (16) 1、极限倾角 (16) 2、制动器的操纵力校核 (17)
前言 BM3车型的行车制动系统采用液压真空助力结构。前制动器为通风盘式制动器，后制动器有盘式制动器和鼓式制动器两种，采用吊挂式制动踏板，带真空助力器，制动管路为双回路对角线（X型）布置，安装ABS系统。 驻车制动系统为后盘中鼓式制动器和后鼓式制动器两种，采用手动机械拉线式操纵机构。 一、制动法规基本要求 1、GB21670《乘用车制动系统技术要求及试验方法》 2、GB12676《汽车制动系统结构、性能和试验方法》 3、GB13594《机动车和挂车防抱制动性能和试验方法》 4、GB7258《机动车运行安全技术条件》 序号项目设计要求 （商品定义） 国标要求 1 试验路面——干燥、平整的混凝土或具 有相同附着系数的其路面 2 载重满载满载 3 制动初速度100km/h 100km/h 4 制动时的稳定性——不许偏出2.5m通道 5 制动距离或制动减速 度空载≤42mm 满载≤44mm ≤70m或≥6.43 2 / m s 6 踏板力110~130（0.6g 减速度） ≤500N 7 驻车制动停驻角度——20%( 12 ) 8 驻车制动操纵手柄力180—210 ≤400N
纯电动汽车结构与原理介绍_焦建刚
94 ·January -CHINA 焦建刚 (本刊编委会委员) 现任济南鲁鹰丰田汽车销售服务有限公司总工程师，山东交通学院客座教授；曾任博世山东培训基地主任。对当代汽车故障诊断以及电子控制系统波形有较深入的研究，著有《现代汽车电子控制系统波形分析》一书。 纯电动汽车结构与原理介绍 ◆文/山东 焦建刚 图1 2015年世界新能源汽车销量排名 一、新能源汽车的定义及发展概况 2009年7月1日，我国正式实施了《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》，其明确指出：新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括电动汽车、气体燃料汽车、生物燃料汽车、氢燃料汽车等。 目前我国已建立起了电动汽车“三纵三横”(燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动车三种整车技术为“三纵”，多能源动力总成系统、驱动电动机、动力电池三种关键技术为“三横”)的研发布局。 截止到2015年底，全球纯电动汽车产量为52.3万辆，我国达到了产量33万辆、销量34万辆的成绩(图1)。2016年1-6月份，我国新能源汽车产量已经达到17.7万辆，全年产量预计将达到70万辆。 我国预计2020年初步建成以市场为导向、企业为主体、产学研用紧密结合的新能源汽车产业体系。自主新能源汽车年销量突破200万辆，累计产销量达到500万辆，市场份额达到70%以上；打造明星车型，进入全球销量排名前10，新能源客车实现规模化出口，整车平均故障间隔里程达到20 000km；动力电池、驱动电机等关键系统达到国际先进水平，在国内市场占有率达到80%。 至2025年，我国预计形成自主可控完整的产业链，与国际先进水平同步的新能源汽车年销量300万辆，自主新能源汽车市场份额达到80%以上；产品技术水平与国际同步，拥有2家在全球销量进入前10的一流整车企业，海外销售占总销量的10%；制氢、加氢等配套基础设施基本完善，燃料电池汽车实现区域小规模运行。 二、电动汽车的定义 纯电动汽车是完全由可充电电池(如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池)提供动力源，以电动机为驱动系统的汽车(图2)。其动力系统主要由动力电池、驱动电动机组成，从电网取电或更换蓄电池获得电能。 电动汽车最早的历史可以追溯到19世纪后期，在1881年8-11月巴黎举行的国际电器展览会上，展出了法国人古斯塔夫·特鲁夫研制的电动三轮车，这是世界上第一辆电动车辆，它采用多次性铅酸充电电池和直流电动机，可以实际操作使用，这辆车的诞生具有划时代的意义。 在接下来的1882年，英国的威廉·爱德华·阿顿和约翰·培里也合作研制了一辆电动三轮车，车的速度是4.4km/h。三位先驱 33.11 11.53 1.69 DOI:10.13825/https://www.wendangku.net/doc/e01742747.html,ki.motorchina.2017.01.041
电动汽车动力匹配计算规范(纯电动)
XH-JS-04-013 电动汽车动力匹配计算设计规范 编制：年月日 审核：年月日 批准：年月日 XXXX有限公司发布
目录 一、概述 (1) 二、输入参数 (1) 2.1 基本参数列表 (1) 2.2 参数取值说明 (1) 三、XXXX动力性能匹配计算基本方法 (2) 3.1 驱动力、行驶阻力及其平衡 (3) 3.2 动力因数 (6) 3.3 爬坡度曲线 (6) 3.4 加速度曲线及加速时间 (7) 3.5 驱动电机功率的确定 (7) 3.6 主驱动电机选型 (8) 3.7 主减速器比的选择 (8) 参考文献 (9)
一、概述 汽车作为一种运输工具，运输效率的高低在很大程度上取决于汽车的动力性。动力性是各种性能中最基本、最重要的性能之一。动力性的好坏，直接影到汽车在城市和城际公路上的使用情况。因此在新车开发阶段，必须进行动力性匹配计算，以判断设计方案是否满足设计目标和使用要求。 二、输入参数 2.1 基本参数列表 进行动力匹配计算需首先按确定整车和发动机基本参数，详细精确的基本参数是保证计算结果精度的基础。下表是XXXX动力匹配计算必须的基本参数，其中发动机参数将在后文专题描述。 表1动力匹配计算输入参数表。 2.2 参数取值说明 1）迎风面积 迎风面积定义为车辆行驶方向的投影面积，可以通过三维数模的测量得到，三维数据不健全则通过设计总布置图测得。XXXX车型迎风面积为A
一般取值5-8 m 2 。 2）动力传动系统机械效率 根据XXXX 车型动力传动系统的具体结构，传动系统的机械效率T η主要由主驱动电机传动效率、传动轴万向节传动效率、主减速器传动效率等部分串联组成。 采用有级机械变速器传动系的车型传动系统效率一般在82％到85％之间，计算中可根据实际齿轮副数量和万向节夹角与数量对总传动效率进行修正，通常取传动系统效率T η值为78-82％。 3）滚动阻力系数f 滚动阻力系数采用推荐的客车轮胎在良好路面上的滚动阻力系数经验公式进行匹配计算： f ＝??? ???????? ??+??? ??+4 410100100a a u f u f f c 其中：0f —0.0072～0.0120以上； 1f —0.00025～0.00280； 4f —0.00065～0.002以上； a u —汽车行驶速度，单位为km/h ； c —对于良好沥青路面，c =1.2。 三、 XXXX 动力性能匹配计算基本方法 汽车动力性能匹配计算的主要依据是汽车的驱动力和行驶阻力之间的平衡关系，汽车的驱动力－行驶阻力平衡方程为 j i w f t F F F F F +++= （1）
北汽新能源纯电动汽车驱动电机控制系统故障维修
近年来，在我国作为技术的纯的研发与应用取得了突破性发展。这就客观要求行业提升维修 水平，升级故障维修手段，利用有效的电子诊断技术提升效率。本文以北汽纯的具体故障作 为切入点，通过故障分析及其排除过程，对关键技术进行相应的探究。 一、故障现象 一辆北汽生产的EV 160新能源纯，整车型号为：BJ7000B3D5－BEV，电机型号为： TZ20S02，电池型号为：29/135/220－80Ah，电池工作电压为320V。该车行驶里程为0.56万km，出现无法行驶且仪表报警灯常亮、报警音鸣叫的故障；故障发生时电机有沉闷的“咔、咔”声。 二、系统重要作用及其结构原理 驱动电机系统由驱动电动机（DM）、驱动电机控制器（MCU）构成，通过高低压线束与 整车其它系统作电气连接。驱动电机系统是纯三大核心部件之一，是车辆行驶的主要执行机构，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。 1．驱动电机系统工作原理 在驱动电机系统中，驱动电机的输出动作主要是执行控制单元给出的命令，即控制器输出 命令。如图1所示，控制器主要是将输入的直流电逆变成电压、频率可调的三相交流电，供 给配套的三相交流永磁同步电机使用。 整车控制器（VCU）根据驾驶员意图发出各种指令，电机控制器响应并反馈，实时调整驱 动电机输出，以实现整车的怠速、前行、倒车、停车、能量回收以及驻坡等功能。电机控制 器另一个重要功能是通信和保护，实时进行状态和故障检测，保护驱动电机系统和整车安全 可靠运行。 电机控制器（MCU）由逆变器和控制器两部分组成。驱动电机控制器采用三相两电平电 压源型逆变器。逆变器负责将动力电池输送的直流电电能逆变成三相交流电给汽车驱动电机 提供电源；控制器接受驱动电机和其它部件的信号反馈到仪表，当发生制动或者加速行为时，它能控制频率的升降，从而达到加速或减速的目的。 电机控制器是依靠内置旋转变压器、温度传感器、电流传感器、电压传感器等来提供电 机的工作状态信息，并将驱动电机运行状态信息实时发送给VCU。驱动电机系统的控制中心，又称智能功率模块，以绝缘栅双极型晶体管模块（IGBT）为核心，辅以驱动集成电路、主控集成电路，对所有的输入信号进行处理，并将驱动电机控制系统运行状态的信息通过 CAN2.0网络发送给整车控制器，同时也会储存故障码和数据。
纯电动汽车动力性计算公式
纯电动汽车动力性计算公式 XXEV 动力性计算 2最咼行驶车速的计算 最高车速的计算式如下: n r V max 0.377 - i g i o 0.377 2400 °.487 1 6.295
70km/h 43.5mph （2-1） 式中： n—电机转速（rpm）； r—车轮滚动半径（m ）； i g —变速器速比；取五档，等于1；i。一差速器速比。所以，能达到的理论最高车速为70km/h。 3最大爬坡度的计算 满载时，最大爬坡度可由下式计算得到，即 max arcsin（%山」0. d f） arcsin（2400 1 6.2950.9 0.015）8.20 m.g.r 18000 9.8 0.487
所以满载时最大爬坡度为tan(a-)*100%=14. 4%>14%,满足规定要求. 4电机功率的选型 纯电动汽车的功率全部由电机来提供,所以电机功率的选择须满足汽车的最高车速、最大爬坡度等动力性能的要求。 4.1以最高设计车速确定电机额定功率 当汽车以最高车速匀速行驶时，电机所需提供的功率(kw)计算式为: 36咖盹八唱游心(2-1) 式中： n—整车动力传动系统效率〃(包括主减速器和驱动电机及控制器的工作效率)，取0.86； m—汽车满载质量，取18000kg； g—重力加速度，取9.8m/s2； f—滚动阻力系数，取0.016； Cd—空气阻力系数，取0?6； A—电动汽车的迎风面积，取2?550x3?200=8?16m2(原车宽*车身高)；最高车速，取70km/ho 把以上相应的数据代入式(2?1)后，可求得该车以最高车速行驶时，电机所需提供的功率(kw),即 二总制诃和E6+吆需型)x7。 =39.5kw<\ OOkw (3-2) 4.2满足以10km/h的车速驶过14%坡度所需电机的峰值功率 将14%坡度转化为角度：a = tan-,(0.14) = 8°o 车辆在14%坡度上以10km/h的车速行驶时所需的电机峰值功率计算式为:
纯电动汽车的驱动电机系统
纯电动汽车的驱动电机系统 驱动电机系统是电动汽车三大核心系统之一，是车辆行驶的主要驱动系统，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。本文将以北汽新能源EV200车型所采用的驱动电机系统为例来介绍相关技术。 一、驱动电机系统介绍 驱动电机系统由驱动电机、驱动电机控制器(MCU)构成，通过高低压线束、冷却管路与整车其他系统连接，如图1所示。 图1 驱动电机系统结构 图2 永磁同步电机结构 图3 电机传感器 表1 驱动电机技术参数 表2 驱动电机控制器技术参数 整车控制器(VCU)根据加速踏板、制动踏板、挡位等信号通过CAN网络向电机控制器MCU发送指令，实时调节驱动电机的扭矩输出，以实现整车的怠速、加速、能量回收等功能。 电机控制器能对自身温度、电机的运行温度、转子位置进行实时监测，并把相关信息传递给整车控制器VCU，进而调节水泵和冷却风扇工作，使电机保持在理想温度下工作。 驱动电机技术指标参数，如表1所示，驱动电机控制器技术参数如表2所示。 类型永磁同步基速 2 812r/min 转速范围0~9000r/min 额定功率30kW 峰值功率53kW 额定扭矩102N.m 峰值扭矩180N.m(相当于2.0排量的汽油机)重量 45kg 技术指标 技术参数 直流输入电压 336V 工作电压范围265~410V 控制电源 12V 控制电源电压范围9~16V(所有控制器具有低压电路控制)标称容量85kVA 重量 9kg 1.驱动电机 永磁同步电机是一种典型的驱动电机(图2)，具有效率高、体积小、可靠性高等优点，是动力系统的执行机构，是电能转化为机械能载体。它依靠内置旋转变压器、温度传感器(图3)来提供电机的工作状态信息，并将电机运行状态信息实时发送给MCU。 旋转变压器检测电机转子位置，经过电机控制器内旋变解码器解码后，电机控制器可获知电机当前转子位置，从而控制相应的IGBT功率管导通，按顺序给定子三个线圈通电，驱动电机旋转。 温度传感器的作用是检测电机绕组温度，并提信息供给MCU，再由MCU通过CAN线传给VCU，进而控制水泵工作、水路循环、冷却电子扇工作，调节电机工作温度。 DOI:10.13825/https://www.wendangku.net/doc/e01742747.html,ki.motorchina.2016.03.023
纯电动汽车传动系统
第一章绪论 1.1课题的目的意义： 1.1.1 纯电动汽车的背景 当前，我国电动汽车发展已经进入关键时期，既面临重大的发展机遇，也面临着严峻的挑战。我国电动汽车发展中还存在很多需要解决的问题，如核心技术还不具备竞争力，企业投入不足，政府的统筹协调能力还没有充分发挥等。总体上看来，我国电动汽车产业，起步不晚，发展不慢，但是由于传统汽车及相关产业基础相对薄弱、投入不足，差距仍然存在，中高端技术竞争压力越来越大，因此，必须加大攻坚力度，推动我国汽车产业向创新驱动转型，提高核心技术竞争力，确保我国汽车行业的可持续发展。 纯电动汽车使用电动机作为传动系统的动力源，缓解了能源紧缺的压力，实现了人们长期以来对汽车零尾气排放的期盼，传动系统作为汽车的核心组成部分，其技术创新是纯电动汽车发展的必经之路。 1.1.2纯电动汽车的意义 近年来，关于纯电动汽车的研究主要集中在能量存储系统、电驱动系统和控制策略的开发研究三方面。 能量存储系统相当于纯电动汽车的发动机，是纯电动汽车电动机所需电能的提供者。目前，铅酸蓄电池是使用最为广泛的，但其充电速度较慢，使用寿命短，节能环保差。随着电动汽车技术的发展，其他电池正在渐渐取代着铅酸蓄电池。目前发展的新电源有纳硫电池、锂电池、镍镉电池、飞轮电池、燃料电池等，尽管这些新电源投入应用，但是短时间内还是无法解决纯电动汽车电源充电缓慢，电量存储低续航里程短的问题。 纯电动汽车整车控制策略的开发研究一直在紧锣密鼓的进行着，整车控制系统是纯电动汽车实现整车控制和管理的关键，是实现和提高整车控制功能和性能水平的一个重要技术保证。其核心技术主要体现在整车控制软件的架构设计、转矩控制策略以及对整车和各系统得能量管理上。尽管控制策略的开发研究一直没有间断，但是，系统开发较为复杂，进度较慢。 1.2近年来国内外研究现状： 1.2.1国内发展现状： 我国正式对电动汽车的研制始于1981年，当时全球对电动汽车的宣传和需求并不强烈，对电动汽车的研究也相当零散，投入很少。近年来，我国电动汽车的研究、开发进入了有组织。有领导的全面发展阶段，国家在电动汽车研制开发方面也采取了积极有效的宏观引导措施。