电动车变速（精选五篇）
电动车变速 篇1
电动汽车以可再生清洁的电能为动力,克服了传统内燃机汽车的环境污染和资源短缺问题;电动汽车牵引电机相对传统内燃机具有较宽的工作范围,并且电机低速时恒转矩和高速时恒功率的特性更适合车辆运行需求[1]。采用固定速比的一挡减速器存在电机利用效率较低的问题,为了保证汽车的最高车速,减速器速比往往选择得比较小,这就使牵引电机长期处于高转矩、大电流的工作状态下,电机效率比较低,从而浪费电池能量降低续驶里程。电动汽车牵引电机既要在恒转矩区提供较高瞬时转矩,又要在恒功率区提供较高运行速度,才能满足车辆的高速、爬坡和加速等整车性能要求。为使电动汽车发挥其优越性,并降低电动汽车对动力电池和牵引电机要求,电动汽车传动系统应多挡化。[2]
1、两档变速器设计理论基础
现有常用的电动汽车两档变速器有AMT结构和DCT结构。采用AMT结构时,需要使用同步器,此时换挡冲击较大。而采用DCT结构时,由于变速箱只有两个档位,此时双离合器结构会使成本增加很多。[3]
AT自动变速器主要有两种类型,一种为辛普森式行星齿轮变速器,一种为拉维纳式行星齿轮变速器,图1为2K-H行星齿轮变速器的机构图。单排行星齿轮机构运动规律特性方程式如下式(1)所示:
其中:ni为太阳轮转速;n2为齿圈转速;n3为行星架转速;a为齿圈齿数Z2与太阳轮齿数Z1之比即a=Z2/Z1。[4]
2、设计原理
为使变速器设计更加紧凑,所设计的两挡变速器采用行星齿轮式两挡变速原理,将差速器进行集成设计,取消了传统AT变速器上的液力变矩器和机械油泵,采用一个小型的电动油泵为系统提供液压动力,通过两个高速开关电磁阀分别控低速挡制动器B1和高速挡离合器C1。当B1接合、C1松开时,可以得到一个比较大减速比;当B1松开、C1接合时,则整个行星架输出速比为1;当B1、C1均分离时,则可以实现空挡运行。所设计的两挡变速电驱动桥结构原理如图2所示,其中电机动力由太阳轮输入,动力由行星架输出。[5]
3、驱动系统的功能
带两挡变速功能驱动系统结构,可实现的详细功能有:
(1)该电动汽车具有较广的车速范围和较大的爬坡扭矩。在恒功率电机区,该车具有较高的速度,能够满足汽车在平坦的路面高速行驶的要求。在电机恒转矩区,该车低速运行时具有大转矩,能够满足爬坡度30%的要求;
(2)必要时中断传动系统的动力传递。松开油门,中断动力传递,以便变速器换挡;
(3)该车两侧驱动车轮具有差速功能;
(4)该车具有倒挡功能。[6]
带两挡变速功能电动汽车驱动系统操纵方式:
(1)车辆起步及车辆爬坡行驶——挂1挡,实现起步或爬坡;
(2)车辆在平坦路面行驶——直接松开加速踏板换2挡,实现高速行驶,无需踩离合器换挡;
(3)制动停车——在高速挡制动后,换空挡停车;
(4)倒车行驶——停车,摁倒挡按钮,通过电机反转实现倒挡。
4、电机参数选择
驱动电机作为纯电动汽车动力源,直接决定整车的性能。相对于其他传统电驱动系统,纯电动汽车驱动电机应当有如下特点。
(1)高功率密度、高转矩密度;
(2)低速高转矩和高速恒功率的宽调速范围;
(3)较高的驱动效率、低噪声、低成本;
(4)在恶劣环境下可靠工作;
(5)能频繁起动、停车、加减速,对转矩控制的动态要求比较高。[7]
已知参数:①传动比i=6.5 (单级变速器传动比),机械传动效率η=0.95,驱动轮半径r=0.283m。②滚动阻力系数f=0.014。③空气阻力系数GD=0.32。④车辆迎风面积A=1.91m2。⑤整车质量为1500kg。⑥设定爬坡速度25km/h,爬坡度25%,角度14°。⑦设定高速匀速行驶的速度为110km/h。
通过计算,车辆爬坡时电机的峰值输出功率能达到30kW,峰值转矩能达到176N·m即可。
电机爬坡时效率按75%计算。需要的电机输入功率为P/0.75。
车辆以最高速行驶时电机输出的功率为15kW,转矩为24N·m,转速为6000r/min,以上参数为无风理想状况下的计算参数[6]。
根据无刷直流电机的过载特性和加速要求特性,要预留有部分后备功率,选额定输出功率为25kW的无刷直流电机,可满足高速情况下的功率输出,爬坡时电机过载到38kW的峰值功率,因此,选用额定功率25kW,峰值功率38kW,最高转速6000r/min,峰值转矩180N·m电机。
5、两档变速器传动速比设计
两挡变速器速比选择的基本原则:一挡速比在满足汽车爬坡要求的同时,要兼顾在常用低速段电机运行在高效率区;二挡在满足最高车速的同时,尽量降低电机的输入轴转速,同时要满足常用高速段运行时电机转速尽量落在电机运行的高效区域。同时,在速比选择过程中还要考虑挡位切换过程中平顺性控制问题,过大的1挡速比和过小的2挡速比将极有可能造成挡位切换过程中电机输出总功率不能保持平衡,影响平顺性。[5]
欲满足设计车型的最高行驶车速Vmax要求,传动系总传动比
式中:imax为传动系总传动比最大值;nmax为电动机最高稳定转速,r/min。
为保证最大爬坡度,根据汽车理论
式中:imin为传动系总传动比最小值;αmax为最大爬坡度,(°);Tmmax为电动机最大扭矩,N·m;ηT为从电动机到车轮的传动效率,此处取0.9。
从以上公式中可以得出,为了保证设计车型的最高设计车速和最大设计爬坡度,如果采用固定速比1挡减速器,传动系统总传动比i应限制在imini≤imax范围内;而采用两挡自动变速器,则1挡传动比决定了汽车的最大爬坡能力,2挡传动比则决定了汽车的最高车速,因此,传动系在1挡时总传动比i1≥imin,以保证最大爬坡度;在2挡时总传动比i2≤imax,以保证最高车速。
通过计算,得出:i1=10.5
根据实际匹配,可实现二挡传动比分别为6.7和10.5。[7]
6、换挡设计
为了在换挡过程中保持变速器的输出转矩平顺变化,必须精确控制驱动电机的转矩和离合器的滑摩。控制策略包括在转矩相应用线性前馈控制器控制驱动电机和离合器,而在惯性相应用PID控制器控制驱动电机,使离合器主从动盘的角速度差跟随期望的曲线。
根据转矩相和惯性相传动系的动力平衡方程和保持变速器的输出转矩平顺变化,以及无动力中断的需求,推导出转矩相和惯性相时变速器输出转矩的公式,从而确定了转矩相和惯性相的控制策略[8][9]。
采用二参数换挡规律,以车速和油门开度为换挡参数。采用与传统汽车自动变速换挡规律获取相同的方法,如图3所示,当汽车挂1挡运行在某一油门开度下时,取该油门开度两挡效率曲线的交点对应的车速为升挡车速,如果没有交点则取1挡效率曲线的末端车速为升挡车速;当汽车在2挡运行时,为了防止循环换挡,降挡车速则是在升挡车速的基础上进行一定的换挡延迟。
7、验证试验
目前,该两挡变速器完成设计制作和初步的测试,图4为两挡变速器总装效果;图5、图6为初步的台架试验数据。测试结果表明,两挡变速器在换挡过程能实现平顺换挡,降挡过程完成时间约0.45 s,升挡过程完成时间约0.57 s。
通过试验验证,带二挡变速功能电动汽车与传统电动的汽车相比最高车速及最大爬坡度都有了明显的提高。最高车速提高了22.56km/h,而在经济性上,采用两挡自动变速器使整车的能耗降低了6%,续驶里程延长了7%。采用两挡变速器,可以使电机更多地工作在高效区,其原因是采用两挡变速器时,电机的工作转矩比采用固定挡减速器小得多,这样就减小了电机的工作电流,降低了电机的绕组损耗,提高了电机的工作效率。
8、结论
(1)依据方案设计了一款电动车用两档变速器。
(2)通过计算,选定了电机的参数。
(3)设计了两档变速器的传动速比和换挡策略。
(4)通过验证试验,设计的电动车用两档变速器性能指标得到优化,达到预定目标。
参考文献
[1]罗光涛.纯电动客车自动变速器(AMT)系统探讨[J],汽车齿轮,2009(1):7-11.
[2]黄菊花、徐仕华、谢世坤,电动汽车自动变速器设计研究[J],井冈山大学学报,2011(1):100-103.
[3]黄菊花.电动汽车自动变速器设计研究[J].南昌大学学报,2011(4).
[4]何李婷、吴占雨、吴国彬等,一种电动汽车用两档自动变速器传动系统的方案设计[J],科技信息,2013(21):18-19.
[5]黄伟、王耀南、冯坤等,纯电动汽车两档自动变速器研究开发[J],汽车技术,2011(10):17-20.
[6]王燕、万媛媛,带二档变速功能汽车驱动系统参数设计及应用[J],农业装备与车辆工程,2011(10):27-29.
[7]夏致斌、欧阳波仪、张银平,四轮驱动带高低档电动汽车变速装置的设计与开发[J],汽车工业研究,2014(10):35-37.
[8]葛安林.汽车自动变速理论与设计[M].北京:机械工业出版社,1993.
电动车变速 篇2
摘 要：
汽车传动系统中，变速器作为关键构件，直接影响整车性能。为了使电动汽车驱动电机的效率得到提升，对固定速比电动汽车进行改动，采用两挡传动比方案，促使驱动电机工作效率提高，进而使整车动力性能及经济性能得到提升。主要对纯电动汽车两挡自动变速器传动比优化及换挡品质进行研究。
1、整车基本参数
基于传统微型车对电动汽车进行研究，保留原车悬挂系统，动力电池采用锰酸锂电池，驱动电机采用永磁同步电机。
综合研究后，整车参数为：满载质量1 350 m/kg，机械传动效率0.9，轮胎滚动半径0.258 r/min，迎风面积1.868 A/m2，空气阻力系数0.31.根据国标GB/T 28382—2012标准及市场定位，整车动力性指标如下：30 min最高车速≥80 km/h，最大爬坡速度≥20%，4%坡度的爬坡车速≥60 km/h，12%坡度的爬坡车速≥30 km/h，工况法行驶里程≥100 km。
2、驱动电机参数确定
对电机进行选择时，要确保电机最大限度地工作在高效区，同时也要考虑电池组的峰值放电倍率。
2.1 驱动电机功率在最高车速时计算
以最高车速在水平道路上行驶，对加速阻力忽略不计，设风速为0，那么电机的输出功率即为
P1为最高车速时驱动功率； ηt为机械传动效率； mg为整车满载质量； f（u）为滚动阻力系数； umax为最大车速； Cd为空气阻力系数； A为迎风面积。其中：
f（u）=1.2（0.009 8+0.002 5[u/（100 km/h）]+ 0.000 4[u/（100 km/h）]4）.按照实际需求及国际标准，选择100 km/h车速，根据式（2），计算结果为0.015 24，代入式（1），计算结果为P1=13.2 kW。如果车速符合国家标准规定的不低于85 km/h，那么电机的功率还可以选择更小的。
2.2 驱动电机功率在最大爬坡时计算
对爬坡行驶时所需要的功率进行计算，忽略空气阻力功率与加速阻力功率，那么电机输出功率可计算出f（u）=0.012 7，根据式（3）可计算出P2=26 kW。
P2为最大爬坡度行驶功率； i为爬坡度；
ua为爬坡时最低车速。
2.3 加速性能计算驱动电机峰值功率
假设风速为0，在水平道路上，电动汽车输出的最大功率位于整车加速过程的末时刻。
P3为匀加速末时刻所需的最大功率； ta为匀加速时间； ua为匀加速时末速度。
根据GB/T 28382—2012标准可知，ta取值为10 s，根据式（2）和式（4）可计算出P3=21.3 kW。
根据式（1）计算，确定电机额定功率为15 kW，由式（3）和式（4）可知，电机峰值功率选定为30 kW。
为了满足成本因素与实际需求，最终选择电机额定功率15 kW，峰值功率30 kW。3 传动系传统比确定
在行驶条件和电机特性不发生改变的情况下，对比以下几种传动比的变速器使用动力性能，实现对传动比的优化，使换挡品质得到提高。
3.1 单一传动比动力性能
为了兼顾最大爬坡度及最高车速，固定传动比选择为6.963，则其阻力与动力平衡，85 km/h为达到的最高车速，12%的坡度为最大坡度。为使爬坡性能得到满足，将电机峰值功率加大到45 kW，转速提高到9 000 r/min才能实现。这种工况下，存在的主要问题是需要提高电池放电功率，提高减速器齿轮润滑性，同时还会对倒挡时减速器输入轴反转带来一定的影响。
3.2 两挡传动比的动力性能如果电机的功率输入相同，两挡变速器的高挡传动比与低挡传动比分别为6.5和10，通过计算，可以得到阻力与动力平衡图。
km/h是能够达到的最高车速，而最大爬坡坡度达不到20%，只能接近。所以，需要驱动电机输出更高的功率才能实现更高的车速和爬坡度，这就要求电池的性能也要得到提升。
3.3 五挡变速器传动比的动力性能 采用15 kW的额定功率时，五挡变速器的最大传动比与最小传动比分别为3.538和0.78，主减速传动比3.765，倒挡速比3.454.在15 kW额定功率条件下，96 km/h为五挡变速器可以达到的最高车速，最大爬坡坡度达到20%以上，动力性能得到有效满足。
如果行车速度只需要满足85 km/h的最低标准车速，采用11 kW的额定功率电机，则五挡变速器的最大传动比与最小传动比分别为5.494和1.033，主减速传动比4.314，倒挡速比3.583.在11 kW额定功率条件下，车速最高可满足85 km/h的需求，并且最大爬坡度也能够达到20%。
两挡时，电池放电功率需求为30 kW，放电倍率为1.28；而采用五挡时，电池只需要提供15 kW的放电功率就可以满足动力性能，放电倍率为0.64.所以，使用五挡变速器时，对电池性能的要求大幅降低。
3.4 3类变速器对比
根据以上分析，电机如果选择15 kW额定功率，则3种变速器的最高车速及最大爬坡度如表1所示。
采用15 kW电机与五挡变速器配合，能够满足最高车速与最大爬坡度的需求。从能耗方面来看，同等工况条件下，五挡变速度输出功率最低为11 kW，两挡变速器最低需要输出15 kW，单挡变速器则需要输出45 kW。综合对比可见，五挡变速器的能耗最低。结论
通过本文研究可知，纯电动汽车两挡自动变速器传动比优于单挡传动比，但与五挡传动比相比稍差。
所以，对于两挡变速器的纯电动汽车而言，为了提高传统比，实现最大车速及最大爬坡度的提升，可对变速器进行改进，采用五挡变速器，能够实现汽车性能的提高。
现阶段，五挡变速器已经实现了产业化发展，而两挡变速器研发成果显然还不明显，所以，五挡变速器可以直接应用现有技术及成果，实现研发成本的降低，同时五挡变速器对电池、电机的要求都不高，是未来电动汽车发展的主要方向。
二、浅谈新能源电动汽车两档变速器设计与实现的分析
1、两档变速器设计理论基础
现有常用的电动汽车两档变速器有AMT结构和DCT结构。采用AMT结构时，需要使用同步器，此时换挡冲击较大。而采用DCT结构时，由于变速箱只有两个档位，此时双离合器结构会使成本增加很多。
AT自动变速器主要有两种类型，一种为辛普森式行星齿轮变速器，一种为拉维纳式行星齿轮变速器。
2、设计原理
为使变速器设计更加紧凑，所设计的两挡变速器采用行星齿轮式两挡变速原理，将差速器进行集成设计，取消了传统AT变速器上的液力变矩器和机械油泵，采用一个小型的电动油泵为系统提供液压动力，通过两个高速开关电磁阀分别控低速挡制动器B1和高速挡离合器C1。
当B1接合、C1松开时，可以得到一个比较大减速比：当B1松开、C1接合时，则整个行星架输出速比为1：当B1，Cl均分离时，则可以实现空挡运行。
3、两档变速器传动速比设计
一档在常用低速段电机要高效率的运行以及要满足汽车爬坡功能的要求，二档在满足常用高速运行段时电机要保持在高效运行区，尽量降低此时的能源浪费，这是两档变速器速比选择的基本条件。档位切换过程中的平顺性控制问题也是速比选择过程中的不容忽视的重要一环，过小的2档速比以及过大的1档速比可能造成输出总功率不平衡，影响平顺性。
4、电机参数选择
驱动电机作为纯电动汽车动力源，直接决定整车的性能。相对于其他传统电驱动系统，纯电动汽车驱动电机应当有如下特点。
(1)高功率密度、高转矩密度：
(2)低速高转矩和高速恒功率的宽调速范围：
(3)较高的驱动效率、低噪声、低成本：
(4)在恶劣环境下可靠工作：
(5)能频繁起动、停车、加减速，对转矩控制的动态要求比较高。己知参数：
①传动比i=6.5(单级变速器传动比)，机械传动效率ɳ=0.95，驱动轮半径r =0.283m。
②滚动阻力系数f=0.014。
③空气阻力系数GD =0.32。④车辆迎风面积A=1.91。
⑤整车质量为1500kg。
⑥设定爬坡速度25km/h，爬坡度25%，角度十四度。
⑦设定高速匀速行驶的速度为110km/h。
通过计算，车辆爬坡时电机的峰值输出功率能达到30kW，峰值转矩能达到176N·m即可。
电机爬坡时效率按75%计算。需要的电机输入功率为P/0.75。车辆以最高速行驶时电机输出的功率为15kW，转矩为24N·m，转速为6000r/min，以上参数为无风理想状况下的计算参数。
根据无刷直流电机的过载特性和加速要求特性，要预留有部分后备功率，选额定输出功率为25kW的无刷直流电机，可满足高速情况下的功率输出，爬坡时电机过载到38kW的峰值功率，因此，选用额定功率25kW。峰值功率38kW。最高转速6000r/min，峰值转矩180N·m电机。
5、换挡设计
为了在换挡过程中保持变速器的输出转矩平顺变化，必须精确控制驱动电机的转矩和离合器的滑摩。控制策略包括在转矩相应用线性前馈控制器控制驱动电机和离合器，而在惯性相应用PID控制器控制驱动电机，使离介器卞从动盘的角速度差跟随期望的曲线。
根据转矩相和惯性相传动系的动力平衡方程和保持变速器的输出转矩平顺变化，以及无动力中断的击求，推导出转矩相和惯性相时变速器输出转矩的公式，从而确定了转矩相和惯性相的控制策略。
以车速和油门开度为换挡参数。采用与传统汽车自动变速换挡规律获取相同的方法，当汽车挂1挡运行在某一油门开度下时，取该油门开度两挡效率曲线的交点对应的车速为升挡车速，如果没有交点则取1挡效率曲线的末端车速为升挡车速；当汽车在2挡运行时，为了防止循环换挡，降挡车速则是在升挡车速的基础上进行一定的换挡延迟。
通过试验验证，带二档变速功能电动汽车与传统电动的汽车相比最高车速及最大爬坡度都有了明显的提高。最高车速提高了22.56km/h，而在经济性上，采用两档变速器使整车的能耗降低了6%，续驶里程延长了7%。
如何降低纯电动轿车变速箱噪音 篇3
纯电动轿车近年来的发展势头强劲，与传统的内燃机车相比，在动力系统上具有显著的差异，而且变速箱作为纯电动轿车的重要组成部件，其振动的频率及大小直接影响到纯电动轿车的噪音状况。有相关研究证实，科学的设计变速箱，注重齿轮啮合，且保证变速箱的动刚度，能够有效的减小噪音。基于此，本文浅谈如何降低纯电动轿车变速箱噪音，旨在为纯电动轿车的系统优化提供一定的参考与指导。
纯电动轿车变速箱噪音的产生原理分析
纯电动轿车的变速箱系统构成主要有：齿轮系统、轴承及壳体。纯电动轿车变速箱噪音的产生原理为：齿轮在传动的过程中，由于齿轮的制造精度，轴承选型，变速箱装配工艺或者性能试验中可能存在一定的误差，往往容易引起齿轮冲击，进一步的产生振动或者产生声辐射，然后通过轴承的传递，使得噪音引入变速箱中。另外，纯电动轿车变速箱噪音的传递途径主要有：①齿轮表面所产生的噪音可以直接或者间接的通过轴承或者轴传播到空气中，然后向四周扩散噪音（或者辐射噪音）；②由于啮合冲击所产生的具有强迫性质的振动能够导致整个齿轮系统中的各个部件被辐射，形成强大的再生噪音以及相应的共鸣噪音。总之，齿轮传动所产生的系统振动是导致纯电动轿车变速箱噪音产生的最主要原因。
齿轮啮合重合度计算
纯电动轿车端面齿轮啮合重合度计算公式为：
a= [z1（tan m1-tan 1）+z2（tan m2-tan t）] （1）
= （2）
公式中：Z1表示小齿轮齿数
Z2表示大齿轮齿数
m表示齿顶压力角
t表示啮合角
b表示齿宽
表示分度圆螺旋角
mn表示法向模数
降低纯电动轿车变速箱噪音的措施
有上述的分析可知：齿轮传动所产生的系统振动是导致纯电动轿车变速箱噪音产生的最主要原因，是通过齿轮系统传动所产生的啮合振动引起的，因此，控制振动传播是降低噪音的关键。而且变速箱的振动能够引起车身的振动，因此，各种噪音的综合振动会严重影响到纯电动轿车驾驶室内的噪声水平。而且为了进一步的降低纯电动轿车变速箱噪音，我们采用阶段性跟踪研究方法，实时的采集纯电动轿车的振动信号以及相应的传速信号，并且根据采集到的传速信号将振动信号进行重新采样，然后按照时间顺序，将所有的振动信号转化为等角度序列振动信号，除此之外，还要对重新采样的所有信号进行功率谱计算，并且按照频率、幅值改变阶次、幅值的顺序对计算后的信号进行分析。总之，降低或者控制纯电动轿车变速箱噪音，一方面需要加强齿轮啮合的重合度及强度，另一方面需要适当的减缓行车速度。
结语
本文对纯电动轿车变速箱噪音的产生原理进行了简单的分析阐述，在此基础上，浅谈降低纯电动轿车变速箱噪音的措施，我们发现：纯电动轿车变速箱噪音产生的主要原因为：齿轮传动所产生的系统振动带动整个纯电动轿车振动，形成影响较大的噪音，而为了有效的控制或者减缓这种噪音，需要在充分的考虑纯电动轿车设计理念、服务性能、运行特点等的基础上，尽可能的采取措施增大纯电动轿车齿轮啮合的重合度及强度，，保证齿轮的平稳传动，有效的减少彼此之间的摩擦与冲击，并且在必要的情况下，适当的减缓行车速度。另外，可以在纯电动轿车的驾驶室驾驶员耳旁设置专业的振动检测装置，以便驾驶员根据实际情况，其实的调整行车方案，及时的调节声压，从而有效的控制纯电动轿车变速箱噪音，推动纯电动轿车研究与制造事业的健康、可持续发展。本文的分析阐述可能存在一定的片面性，但是其研究价值不可忽视，期望能够产生一定的积极效用。
参考：
[1]欧阳星.侧隙和键槽位置度对双中间轴变速箱噪音的影响[J].城市建设理论研究（电子版），2015，（17）：3050-3051.
[2] yelin， Chen He Xiangyue. RADIOSS application in gearbox shell of dynamic and static performance analysis [C] / / Altair HyperWorks technology conference proceedings. 2012， 2012：1-7.
[3]何大禮，戴辅民.不同黏度级别车辆齿轮油对重型变速箱性能的影响[C].//中国汽车工程学会汽车燃料与润滑油分会第15届年会论文集.2012：131-133.
[4]张生莲.变速箱齿轮噪音分析与优化措施研究[J].中国机械，2013，（11）：97-97.
[5]安玉龙.浅析汽车变速箱总成的噪音源及降噪措施[J].黑龙江交通科技，2012，（8）：118-118.
[6] ShenShouChang Zhou Xueyuan. Water well drilling rig SPS - 600 type transmission gear noise technology analysis [J]. Mechanical research and applications， 2014， （6） ： 162-163.
[7] Chen lei. Transmission gear tooth profile modification and noise vibration characteristic research [D]. University of north， 2015， 32 （14） ： 1033-1035.
电动车变速 篇4
1矿用电动无轨胶轮车驱动系统发展现状
目前矿用电动无轨胶轮车主要有比塞洛斯防爆电池铲运车、运煤车、支架搬运车等, 都是采用的电机直驱方式, 但是这些车辆的速度都很低, 不能满足长距离运输。
由石煤机公司引领发展的矿用防爆锂离子蓄电池无轨胶轮车已经取得了第一款矿用防爆锂离子蓄电池无轨胶轮车的井下试验证, 正在矿井进行工业性试验。此车采用试电机+离合器+变速箱的驱动方式, 能够同时满足爬坡和高速行驶的要求。并且正在探索其他更高效、更可靠的驱动系统方案, 其他研发电动胶轮车厂家, 如德塔、太科院、常州科试等, 也采用过电机直驱、电机+两档变速箱、电机+AMT变速箱等多种驱动方案。
2基本EMT的无离合自动变速系统技术研究
由于矿用防爆锂离子蓄电池无轨胶轮车具有自重大, 电池组容量相对较小, 适应路况复杂等特点, 因此高效的驱动系统是其最关键的技术。随着电子技术和控制技术的发展, 自动变速器技术发展越来越成熟。无离合自动变速系统应运而生。此系统融合了电机驱动技术和机械传动技术, 运用电子控制技术, 以电机主动与变速箱同步原理, 实现自动变速功能。
(1) 基本EMT的无离合自动变速系统组成和结构:
(a) 此系统主要由隔爆型电源装置、隔爆型电机、EMT变速箱、变速操纵机构、整车控制系统、控制阀组、控制压力源、电机控制系统、换档开关、控制踏板等主要部分组成。
(b) 基本结构为隔爆型电动机的输出轴直接与变速箱的输入轴连接, 去掉了离合器, 结构紧凑。并在变速箱内每个换挡上设置传感器, 准确判断目前档位。在变速箱上设置有变速操纵机构, 变速操纵机构利用控制阀组开启和关闭通过控制压力源来实现换挡操作。控制系统由整车控制系统和电机控制系统组成。整车控制系统对各种传感器所检测到的数据进行处理和分析并得出加速信号或者减速信号, 并将加速信号或者减速信号传递给电机控制系统和控制阀组, 通过主动同步技术, 实现自动换挡功能。隔爆型电源装置为整车控制系统、电机控制系统、隔爆型电机提供电源。
(2) 加减速及换挡工作原理与控制
煤矿用电动无离合自动变速无轨胶轮车在行进过程中, 通过整车控制系统对整车各模块进行实施监控, 协调各项性能模块协调工作, 完成自动变速功能。
下面根据附图 (如图1所示) 说明煤矿用电动无离合自动变速无轨胶轮车在加减速及换档过程中的工作原理:
(1) 加速减速控制:在电动无轨胶轮车运行的过程中, 司机触动控制踏板后, 控制踏板上的传感器将控制电信号传递给整车控制系统, 在通过整车控制系统对个模块监测的数据进行对比分析和处理后, 判断是加减速还是换挡, 如果是加减速, 只把控制命令发给电机控制系统, 实现对隔爆型电机转速的控制, 已达到对矿用电动无轨胶轮车的加减速控制。
(2) 换档控制:矿用电动无轨胶轮车在运行过程中, 司机要根据行驶要求需换挡或改变车速, 司机通过触动换档开关或触动控制踏板, 会将控制电信号传输到整车控制系统, 整车控制系统对各模块数据进行分析和处理后后, 将分别发出控制指令:其中一路信号发给电机控制系统, 电机控制系统进行整理分析后控制隔爆型电机输出相应转速, 使此转速与变速箱准备切入档位所需转速相同, 从而实现主动同步;而另一路信号发给控制阀组, 通过控制气压 (或液压) 的换向, 通过变速操纵机构将齿轮式变速箱切入相应的档位, 从而实现自动换挡。
(3) 特点
此系统采用的变速箱可以实现2~5个传动比的自动切换档位, 能分别满足不同等级的车型驱动需求, 并且可以保证电动无轨胶轮车在各种复杂路况下所需牵引力, 进而避免电池组和电机的长时过载, 使其协调工作在电机的高效区内, 并保障电动无轨胶轮车具有良好的动力性和经济性。
结语
(a) 无离合自动变速系统, 去掉了离合器, 提高了传动效率和可靠性, 降低维护成本;
(b) 无离合自动变速系统, 增加了车辆的调速范围, 可以兼顾爬坡要求和速度要求, 为重型矿用电动无轨胶轮车提供驱动系统解决方案。
(c) 无离合自动变速系统, 可以有效控制电池组和牵引电机的负荷, 使其工作在高效区, 增加续航里程, 同时可以增加电池组和电机可靠性和寿命, 进而增加电动无轨胶轮车可靠性和使用寿命。
摘要：本文介绍了我国矿用锂离子蓄电池无轨胶轮车的驱动系统发展现状, 系统阐述了矿用电动无轨胶轮车的基于EMT无离合自动变速系统的组成、构造和工作原理。研究结果表明:基于EMT无离合自动变速系统, 能够满足矿用电动无轨胶轮车矿井下的实际应用, 通过整车控制策略可以有效控制电池组和电机的负荷, 并提高续航里程和操控性, 降低维护成本, 增加了可靠性和使用寿命, 并为重型矿用电动无轨胶轮车驱动系统解决方案提供了参考。
关键词：电动无轨胶轮车,无离合自动变速,驱动系统
参考文献
[1]GB/T18358-2005, 电动汽车动力性能试验方法[S].
[2]习军强, 王雷.纯电动客车自动机械变速器换挡过程控制[J].北京理工大学学报, 2010 (05) :42-45.
电动车变速 篇5
在上海国际CTI第二届中国论坛和展会上, 欧瑞康古加诺带来了4SED多速无缝换挡概念机——四挡调速电驱动变速器, 展示了其在传动和变速器领域内最先进的技术。CTI论坛和展会期间, MC记者对欧瑞康古加诺传动制造公司高性能车辆业务部副总裁Paolo Mantelli先生进行了采访。
MC记者:近年来, 欧瑞康古加诺在汽车传动与变速器领域主要取得了哪些成果?
Paolo Mantelli:欧瑞康古加诺在1997年成功组装了其第一台汽车变速器。经过多年努力, 欧瑞康古加诺不仅在中小型高性能汽车设计、开发、手动/自动变速器领域处于世界领先地位, 同时在创新技术应用领域也取得领先性成果。其汽车传动和动力设备的研究与开发主要涉及三大领域:一是跑车领域, 二是乘用车的变速器和动力方面, 三是电动和混合动力方面。其先进技术包括双离合变速器——适用于高性能车的七速变速器先进制造技术, 以及适用于客车和商务车的多速电动和混合动力变速器。在汽车市场中, 我们最为知名的产品是六速变速器, 它是高性能整车的标准配置, 同时也是后轮驱动的四轮驱动性能车的子配件, 包括动力传动装置和后差速器模块。在过去的20年里, 欧瑞康古加诺在“电动和混合动力传动系统组件生产线”领域获得了卓越的经验。产品技术包括从最初的高尔夫实用驱动桥到单速和多速传动系统, 适用于广为大众喜欢的“全电动CO2零排放”的城市轿车、轻型商务电动车、全电动和混合动力跑车。
MC记者:欧瑞康古加诺都为哪些客户提供了传动系统解决方案?
Paolo Mantelli:欧瑞康古加诺致力于开发和生产各种变速器, 其产品包括手动、手自一体和双离合变速器, 均为六速和七速装置, 都是为特定车型的具体要求而量身定制的, 为多家顶级跑车品牌提供高度复杂变速器解决方案。变速器产品在最新上市的阿斯顿马丁One-77和Vantage S、麦克拉伦MP4-12C及兰博基尼Aventador上都已成功得到应用, 像中国市场的兰博基尼和奥迪跑车上也已经开始应用。而欧瑞康古加诺驱动桥是阿斯顿马丁、法拉利、兰博基尼、玛莎拉蒂、阿尔法罗密欧和奥迪等品牌的标准配置。我们最新推出的4SED技术已经应用在奔驰一款概念车上。
MC记者:此次展示的4SED可以为消费者带来哪些技术优势?市场前景如何?
Paolo Mantelli:这款新的紧凑型、轻量级的变速器不仅可以提高效率, 流畅换挡, 而且可以进行升级设计, 使其能适用于电动乘用车、轻型商用车和高性能混合动力四驱车辆。4SED技术主要基于古加诺之前的电动双离合变速器——e DCT技术, 将两个牵引电动机紧凑拼装在一起以提供四种速度, 不仅做到了高达15%的整体效率提升, 扩大了适用范围, 也极大地提高了车辆的各项使用性能。4SED采用无缝换挡技术, 和双离合变速器是完全不同的概念。这种智能转换没有离合器和同步器, 可以实现四速无间隙换挡, 配置停车锁止装置, 驾驶感受与CVT接近, 但又不完全是CVT的技术。与同类产品相比, 其优势在于可使电动引擎和电池都达到最佳使用率, 更节能, 电池寿命更长, 体积和重量更小。
目前4SED和2SED两款产品还没投入生产, 未来会在中国和欧洲同步发售, 而一速电驱动变速器已经很成熟了, 目前已在300多辆电动车上得到应用。欧瑞康古加诺研发4SED变速器主要是基于对未来市场需求的预测, 可以肯定, 越来越高效的低排放甚至零排放的变速器必将受到欢迎。
MC记者:欧瑞康古加诺进军中国市场的战略及进展?
Paolo Mantelli:我们进入中国市场, 主要为中国消费者展示我们目前开发出来的电动汽车传动与变速器产品。我们是一家欧洲公司, 在美国、意大利、印度和中国等都设有工厂, 但是未来会把更多的精力和资金投入到中国和印度的电动汽车领域。我们的战略是在非常了解中国市场的基础上, 了解中国客户真正需要, 寻找合适的合作伙伴, 再进行合作, 针对特定的客户提供特定的产品和技术支持。而强调的一点是, 客户不是数量越多越好, 要寻找对的客户。目前还没有和中国客户签订合同, 我们正在寻找潜在的合作伙伴, 在欧洲的合作伙伴大多在中国有公司, 我们也会考虑。目前苏州工厂已经开始运营, 汽车类部件预计2014年正式投产。
MC记者:中国电动汽车市场竞争非常激烈, 欧瑞康古加诺的核心竞争力是什么?
Paolo Mantelli:电动汽车是一个非常巨大的潜在市场, 这个领域为创新提供了非常大的机会, 而创新正是我们的核心优势之一。在电力驱动这个领域, 系统整体优化是显著提高客户利益的惟一方式, 而我们的努力也是为了尽可能的提高传动系统中电动机和变速器的整体水平。