電動汽車動力傳動系統的研究

摘要：電動汽車的運轉依靠一個或多個電動機，能量來源為車載存儲設備（動力電池等）、車載發電機（燃燒引擎、燃料電池）或外部發電機。人們對環境日益重視以及生活質量的追求提升，使得電動汽車成為人們的新寵，但動力電池的續航能力又是目前電動汽車發展的瓶頸之一。本文對電動汽車動力傳動系統各部分進行了分析研究。

關鍵詞：電動汽車;電機;效率;電池

中圖分類號：U472.4 文獻標示碼：A

1電動汽車的現狀

由于越來越多的國家要求減少廢氣排放和汽車內燃發動機的化石燃料消耗量，電動汽車的生產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達到77.77萬輛，累計保有量達到160萬輛，兩個數據均占到全球的50%左右。

2電池

動力電池的續航能力是限制當前電動汽車發展的關鍵所在，重量也是電動汽車的一個限制因素（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使用了重型鉛酸電池，因為其成本低、技術成熟以及可用性高。鉛酸電池的缺點是不能在其容量的50%以下放電，否則其壽命將迅速減少。鎳金屬氫化物（NiMH）電池被認為是一種成熟的技術，與鉛酸相比，NiMH提供更高的能量密度，同時降低充電和放電效率，但高寒條件下表現不佳。

目前鋰離子電池在新一代電動汽車中經常被采用，其最大的優點是能量密度高，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，充電時間長，且充電次數最多到700～900次，電池壽命不長。這就需要攜帶更多的動力電池，也就犧牲了車輛內部空間，并增加整車質量。為了突破電池瓶頸，研發比能量300 Wh/kg更高的單體動力電池迫在眉睫。

3電機

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

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

4傳動系統

早期電動汽車采用機械式傳動系統，傳動效率不高，電動汽車的續航充電缺陷使得內燃機汽車逐漸占據主流。而電動橋傳動將兩個電機安放在驅動橋內，在電動汽車轉彎時，驅動橋內差速器才進行工作。這種方式的傳動使得效率得到了提高，多工況下適應能力更強。

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

（2）無離合器型是將傳統類型中的離合器去掉，相比于傳統型，優點在于使得整車質量得到減輕，行駛阻力減小。但另一方面由于缺少離合器，電機需要更好的調速特性。

（3）-體型是將電機、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、質量輕及整體設計緊湊^[2]。

（4）雙電機型是由兩邊車輪分別裝有帶減速器的電機來進行驅動，相比于傳統的機械式差速器，這種布置方案下的電子差速器使汽車轉向性能更加優越。

（5）輪邊驅動是將帶有機械減速裝置的電機安裝在車輪里，傳動系統在這種布置方案下十分精簡，驅動更加靈活，傳動效率進一步提高。但這樣設計需要更好的電機調速特性和電子控制，且電機和制動系統安置在一起，因此需要極好的散熱。

（6）輪內驅動去掉了第5種布置方案的減速裝置，動力傳動系統更加簡單。但同時由于電機安裝在車輪內，車輪的跳動會直接影響電機工作，傳動系統又缺少減速差速裝置，電機的性能和控制要求更高。輪邊電機已逐步應用在了客車上，輪轂電機還處在研發階段。

【參考文獻】

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

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