新能源电动汽车两档变速器的设计与实现
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纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器结构设计纯电动汽车(BEV)的发展日渐火热,而自动变速器是汽车的核心部件之一,对车辆的性能和驾驶体验有着至关重要的影响。
本文将着重探讨纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器的结构设计。
一、纯电动汽车自动变速器的必要性在传统的内燃机汽车中,变速器的作用是在发动机转速与车轮转速之间建立合适的传动比,以适应不同车速和扭矩需求。
而在纯电动汽车中,电动机通常是直接连接到车轮,因此变速器并不是必需的。
为了改善汽车的性能和节能性,一些纯电动汽车仍然配备了自动变速器。
自动变速器可以通过改变电动机的转矩输出和车辆速度之间的关系,提高汽车的加速性能和能效。
二、两挡行星齿轮自动变速器的结构1. 变速器主体结构两挡行星齿轮自动变速器由主体结构、齿轮传动系统、离合器、液压控制系统和电子控制系统等组成。
变速器主体结构通常由铝合金压铸件制成,既保证了强度和刚性,又减轻了重量。
主体结构内部设计了丝杠、轴承、轴承座等组件,支撑着齿轮传动系统和液压控制系统的安装。
2. 齿轮传动系统两挡行星齿轮自动变速器采用行星齿轮传动系统。
其中包括太阳轮、行星轮、行星架和外接齿轮,通过不同的组合方式实现不同的变速比。
这种齿轮传动系统结构紧凑,传动效率高,适合于电动汽车的应用。
3. 离合器两挡行星齿轮自动变速器还配置了电控多片湿式离合器,用于实现变速器的换挡操作。
离合器通过电子控制系统的信号来进行开合,使得不同行星齿轮组与电动机的连接和断开变得更加精准和可靠。
4. 液压控制系统变速器液压控制系统负责控制变速器内部各个液压执行元件的动作,如离合器的开合、齿轮组的换挡等。
液压控制系统通过电控单元接收电子控制系统的信号,依据车速、油门开度、电池状态等参数来调整变速器的工作状态,从而实现最佳的变速效果。
电子控制系统是自动变速器的智能控制中心,通过传感器采集车辆各项参数,并根据预设的控制逻辑来指挥液压控制系统的动作。
电子控制系统还与车辆整车控制系统进行信息交互,实现变速器与车辆其他系统的协调工作。
电动汽车两档自动变速器的设计与研究摘要:本文基于某电动汽车原有固定档变速器,提出了两档自动变速器的结构方案,并根据动力性和经济性指标利用MATLAB软件对其传动比进行了优化设计,最后基于UG软件建立了两档变速器的三维模型。
关键词:两档自动变速器;传动比优化;三维建模引言环境污染和资源短缺近年来成为了以内燃机为动力的汽车目前所面临的两大技术问题,而电动汽车以可再生、清洁的电能作为动力,克服了传统汽车的这些缺点,成为了目前汽车生产商研究的热点。
纯电动汽车以电动机作为动力源,具有良好的调速特性,电动机在低速时恒转矩和高速时恒功率的特性比较适合车辆的运行需求。
鉴于研发成本的考虑,众多在内燃发动机汽车基础上改造的电动汽车,大都沿用了原有变速器的一个或两个档位来传动,不利于变速器的专用化。
山东某汽车公司生产的电动汽车采用固定速比减速器,只有一个档位,使得电动机常工作在低效率区域,既浪费能源,又提高了对牵引电机的要求,还使汽车的续驶里程减少。
因此,对作为传动系统主体的变速器的研究成为改善电动汽车传动性能尤其是经济性能的主要部分。
多档化能够降低对电机的要求,扩大电动机的工作区域,通过对传动系统的控制来保证牵引电机总是能够工作在理想的区域,从而提高整车的动力性、经济性等指标。
随着生活水平的不断提高,人们对驾驶舒适感和容易度也提出了更高的要求,本文基于某电动汽车研究了一种两档无离合式自动变速器,对其传动比进行了以能量消耗最小为目标的优化,并在UG环境下对变速器进行了三维建模,为进一步的动力学仿真和试车运行提供了理论依据。
1.电动汽车两档自动变速器的设计方案档位数的增加有利于增大利用电动机最大功率的机会,提高整车的动力性和经济性,但由于电动机具有良好的调速特性,因此电动汽车的档位数不宜过多,否则会增加整车的体积和重量,降低传动效率,故本文设计两档变速,低档对应整车的起步和爬坡,高档对应整车的最大车速,这样低速档的传动比可以选择的较大,整车的牵引力也较大,动力性较强。
纯电动汽车两档自动变速器的设计与研究第1章电动汽车以及AMT自动变速器的介绍 (2)1.1 纯电动汽车的发展及其前景 (2)1.2 AMT自动变速器的发展 (3)1.3 江淮同悦纯电动汽车介绍 (3)第2章变速器的设计与计算 (4)2.1 方案的选择 (5)2.2 传动方案的拟定 (5)2.3传动路线分析 (6)2.4档数及数比的选择 (6)2.5齿轮参数的选择 (7)第3章变速器齿轮强度计算与校核 (10)3.1齿轮材料的选择原则 (10)3.2齿轮校核 (10)第4章轴的设计和校核 (14)4.1轴的结构和尺寸设计 (14)4.2初选轴的直径 (14)4.3 轴的校核 (16)第5章轴承的选择与校核 (18)5.1输入轴轴承的选择与寿命计算 (18)5.2输出轴轴承的选择与寿命计算 (18)第6章电磁离合器和电磁制动器的选配 (20)6.1电磁离合器的选型 (20)6.2电磁制动器的选型 (21)第7章变速器的润滑与密封 (22)7.1 润滑方式 (22)7.2 润滑油牌号和用量 (22)7.3 密封方式 (22)第8章设计总结 (23)参考文献 (24)第1章纯电动汽车以及AMT自动变速器的介绍1.1 纯电动汽车的发展及其前景1.1.1纯电动汽车的优缺点石油是不可再生资源,随着它的大量消耗,人们不可避免地面临石油短缺的危机;另外,随着人们环境保护意识的提高,这一切都促使人们去寻找新的能源,开发新的动力,这包括气体燃料内燃机、电动汽车等。
纯电动汽车是指由车载蓄电池给电机提供电能驱动的车辆,具有零排放、高效率、维修方便等优点。
常用的电池类型有铅酸蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子电池等。
蓄电池的比功率和比能量两项指标对电动汽车的加速性能、爬坡性能和续驶里程有着重要影响。
与汽油、甲醇等燃料相比,现有蓄电池的能量密度较低。
在现在城市道路工况下,必须在其比能量、比功率和循环寿命之间做出权衡。
纯电动汽车的优点主要有:(1)无污染、噪声小无污染、噪声小,电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气,不产生排气污染,对环境保护和空气的洁净是十分有益的,几乎是“零污染”。
纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器结构设计【摘要】本文主要讨论了纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器结构设计,通过引言部分介绍了研究背景、研究意义和研究目的。
在正文部分分析了纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器的基本原理、齿轮箱设计、行星齿轮系统设计、动力传递系统设计和结构优化设计。
结论部分归纳了纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器结构设计的重要性,探讨了未来发展方向,并对研究内容进行了总结。
该研究对提高纯电动汽车的性能和节能环保具有重要意义,为未来的汽车工程技术发展提供了有益的参考。
【关键词】纯电动汽车,两挡,行星齿轮,自动变速器,结构设计,基本原理,齿轮箱设计,动力传递系统设计,结构优化设计,重要性,未来发展方向,总结。
1. 引言1.1 研究背景现在汽车已经成为人们日常生活中不可或缺的交通工具,而随着全球对环境保护和节能减排的重视,纯电动汽车逐渐成为汽车行业的发展趋势。
而纯电动汽车的自动变速器作为其关键部件之一,对其性能和效率起着至关重要的作用。
对纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器的结构设计进行研究和优化,将有助于提高纯电动汽车的性能和驾驶体验,推动纯电动汽车技术的发展和普及。
本文将深入探讨纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器的结构设计原理及优化方向,为纯电动汽车的发展提供参考和指导。
1.2 研究意义纯电动汽车是未来汽车发展的趋势,具有零排放、低噪音和高效率的特点,因此受到越来越多消费者的青睐。
而自动变速器作为汽车的重要组成部分,对于提升驾驶舒适性和能效性起着至关重要的作用。
纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器结构设计的研究意义在于,可以提高变速器的效率和可靠性,进一步提升纯电动汽车的整体性能。
通过对变速器结构进行优化设计,可以实现更顺畅的动力传递,减少能量损失,延长汽车的使用寿命。
优化设计也可以减少零部件的磨损和故障率,降低维护成本,提高汽车的可靠性和稳定性。
在当前环保和节能的大环境下,纯电动汽车的发展已经成为汽车行业的主流趋势。
电动汽车两挡减速器⼯作原理解析由于⼯作特性要求,车辆需求动⼒源在低速时输出⼤扭矩,⾼速时输出恒功率,传统内燃机输出特性⽆法与车辆直接匹配,需要匹配⼀个多挡变速器满⾜车辆需求。
对于纯电动汽车⽽⾔,由于电机具有与传统内燃机不同的⼯作特性,在低速时能够输出⼤扭矩,⾼速时能够输出恒功率,因此电机特性能够基本与车辆需求吻合,⽆需增加多挡变速器,只需增加⼀个单级减速器或者两挡变速器即可。
单级减速器⽅案传动效率⾼、资源丰富、开发难度⼩,基本可以满⾜中⼩型纯电动整车要求,⽬前量产车型⼤多采⽤固定速⽐的减速器,但是单级减速器⽅案需求电机扭矩较⼤、转速较⾼,⽆法有效控制电机运⾏状态。
两挡变速器⽅案可减⼩电机输出扭矩,降低电机体积和成本,优化电机运⾏状态,但两挡变速器增加了换挡机构,结构较复杂,效率稍低,需重新开发。
电驱动系统技术发展趋势多挡化:现有电机特性很难满⾜所有⼯况下的整车动⼒性、经济性需求,搭载多挡变速器可以多挡化:有效调节电机的输出表现。
⾼速化:通过提⾼电机的⼯作转速,采⽤适当的变速系统及控制策略,可以使回馈制动的允许⾼速化:范围拓宽,从⽽适应更多⼯况,使整车节能更加有效,提⾼续驶⾥程。
⽬前很多主机⼚的驱动电机最⾼转速已达14000rpm以上,随着驱动电机⾼速化的发展,电动汽车变速器的⾼速化也将成为⼀种趋势。
模块化:模块化:电机、变速器、控制器集成⼀体,使整车结构更紧凑、性能更优异,便于控制和降低成本。
模块化机电耦合传动系统的集成设计和管理控制是电动汽车动⼒传动系统的发展⽅向。
电动汽车单挡减速器存在的问题动⼒性问题:单⼀速⽐设计,低速起步加速性、⾼速巡航速度以及爬坡度等性能不能兼顾动⼒性问题:经济性问题:电机⾼效⼯作区间有限;电池电量有限,⾼速⾏驶时车辆耗电量显著增⼤,单⼀经济性问题:速⽐导致制动能量回收效果⼀般舒适性问题:尤其是车速≥80km/h,动⼒加速表现薄弱,影响驾驶员主观感受舒适性问题:安全性问题:⾼速超车时,不能有效提升驱动加速度,⾏驶安全⽋佳;部分减速器缺少传统燃安全性问题:油车P挡驻车功能可靠性问题:电机⾼转速⼯作时,对电机热管理、NVH、密封性等有很⼤挑战;减速器⾼速运可靠性问题:⾏时,对齿轮加⼯⼯艺、轴承寿命、摩擦磨损润滑等也提出很⾼要求▲某两挡箱两挡变速器技术亮点动⼒性提升:减⼩百公⾥加速时间;提⾼最⾼车速;保证最⼤爬坡度经济性提升:利⽤速⽐调节,扩⼤电机⾼效区间,降低电机⼯作转速;优化换挡策略,增⼤低速挡速⽐,利于扩展制动能量回馈范围,增加电池续航⾥程舒适性提升:全电控操作,⼀挡起步、⾼速⾃动换挡,驾驶平稳;⾼速⼯况下,巡航、超车、NVH性能有保证安全性提升:⼆挡⾼速⾏驶时,利⽤降挡加速超车,保证⾼速下的⾏驶安全;具有P挡驻车功能,保证静⽌状态下的车辆安全驻车▲某两挡箱两挡变速器的换挡平顺性问题在车辆换挡过程中,变速器输出轴扭矩的变化并不是连续的:1. 在处于原挡位阶段,车辆的冲击度取决于电机输出扭矩的变化率2. 摘空挡阶段,⽆冲击3. 同步阶段,取决于同步器摩擦⼒矩4. 挂上⽬标挡位后,车辆冲击度依然取决于电机输出扭矩的变化率。
纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器结构设计【摘要】本文主要探讨纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器的结构设计。
在我们将介绍研究背景、研究目的和研究意义。
在我们将从电动汽车变速器概述入手,深入介绍行星齿轮自动变速器原理,重点讨论纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器设计要点和结构设计优化,最后进行性能测试与验证。
在我们将评估设计方案的可行性,展望未来研究方向,并对整个研究进行总结。
通过本文的研究,我们旨在提高纯电动汽车的传动效率和性能,推动电动汽车技术的发展和应用。
【关键词】纯电动汽车、两挡行星齿轮自动变速器、结构设计、设计优化、性能测试、可行性、未来展望、结论总结1. 引言1.1 研究背景随着环境污染问题日益严重和对能源消耗的担忧加剧,传统内燃机汽车逐渐不再适应当今社会的需求。
新能源汽车成为了解决这些问题的重要方向之一。
在众多新能源汽车中,纯电动汽车由于其零排放、低噪音等优点逐渐受到消费者的青睐。
纯电动汽车的发展离不开先进的变速器技术。
传统汽车一般采用机械液力变速器或自动变速器,在纯电动汽车中,对变速器的性能、体积、重量等方面提出了更高的要求。
研究并开发适用于纯电动汽车的新型变速器至关重要。
本文旨在探讨纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器的结构设计,通过对其原理和要点进行深入研究,为纯电动汽车变速器技术的发展提供新的思路和方法。
本研究有望为纯电动汽车的性能提升和市场应用打下坚实的基础。
部分为本文研究提供了必要的背景和动机,也为后续内容的展开奠定了基础。
1.2 研究目的本文旨在通过对纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器结构设计的研究,探讨其在电动汽车领域中的应用以及优化方向。
具体研究目的包括以下几点:通过深入分析和研究电动汽车变速器的概念和原理,探讨行星齿轮自动变速器在纯电动汽车中的作用和意义,进一步完善电动汽车的整体性能。
通过研究设计了解纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器的设计要点和结构特点,分析其与传统汽车变速器的不同之处,为纯电动汽车变速器的优化提供参考。
纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器结构设计随着环保意识的不断提高和国家对汽车尾气排放的严格要求,纯电动汽车成为了未来汽车发展的重要方向。
而在纯电动汽车的发展中,自动变速器的发展也同样重要。
为了满足纯电动汽车市场的需求,本文对一款纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器进行了结构设计。
首先,根据纯电动汽车的特点,不同于传统燃油车,其功率输出曲线平稳、升降速度要快,因此在变速器设计中需要更加注重变速平稳性和加速性能。
基于这一需求及其他技术和约束条件,该自动变速器设计了以下几个部分:输入轴、行星齿轮具、输出轴、液压控制系统和行星齿轮操纵器。
输入轴是将功率 transferred 第二个行星齿轮具,其中功率分布在两个行星齿轮具、太阳齿轮和载星齿轮之间。
两个行星齿轮具分别挂在输入轴和输出轴的两端,并通过启动停动器和一系列耐磨轴承互相配合以使合适的行星齿轮集体工作。
输出轴和行星齿轮具通过承载齿轮轴的能力来连接。
由于行星齿轮具都是自转和同轴转动的,因此若在进行最小负载变速时根据输出轴是否拖动和其速度进行自动选择行星齿轮记录功能,可以使汽车在变速时平稳过渡。
液压控制系统可以控制行星齿轮的运转,包括速度和转矩。
当转速增加或减小时,控制系统可以根据自动化程序调整行星齿轮的匹配,以使汽车在变速时平稳过渡。
同时,液压系统也可以控制前向和反向运动。
行星齿轮操纵器是人为操作的一个装置,通俗地说,就是变速杆。
当驾驶员需要变速时,需手动操作行星齿轮操纵器,使它通过选择特定的齿轮比使车辆加速或减速,从而实现变速驾驶。
总的来说,本文设计的纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器可在保持变速平稳性和加速性能的同时,满足纯电动汽车市场的需求。
纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器结构设计纯电动汽车的发展已经日渐成熟,越来越多的汽车制造商开始着手开发和生产纯电动汽车。
对于纯电动汽车来说,自动变速器的设计相当关键,能够对汽车的性能和效率产生深远的影响。
本文将对纯电动汽车的两挡行星齿轮自动变速器结构设计进行详细探讨。
我们需要了解自动变速器的基本原理。
自动变速器是一种能够根据汽车速度和驾驶需求自动调整传动比来实现变速的装置。
在传统燃油汽车中,自动变速器的设计非常复杂,通常采用液压系统和离合器来实现不同档位的变速。
但是在纯电动汽车中,传统的自动变速器并不适用,因为电动汽车的动力输出是线性的,不需要像燃油汽车那样根据转速和负载来进行变速。
在纯电动汽车中,传统的自动变速器被行星齿轮自动变速器所替代。
行星齿轮自动变速器利用行星齿轮组来实现不同档位的变速,通过调节不同齿轮组合的接合方式,从而实现不同的传动比。
行星齿轮自动变速器具有结构简单、体积小、效率高等优点,非常适合于纯电动汽车。
接下来我们将重点介绍纯电动汽车的两挡行星齿轮自动变速器的结构设计。
纯电动汽车一般只需要两挡变速,一挡用于起步和低速行驶,二挡用于高速行驶。
因此两挡行星齿轮自动变速器的设计相对简单,但也需要考虑搅速性能、结构紧凑、传动效率等因素。
首先是两挡行星齿轮自动变速器的基本结构。
两挡行星齿轮自动变速器由行星齿轮组、太阳齿轮、行星架和外壳等部件组成。
其中行星齿轮组包括一个太阳轮、几个行星轮和一个环轮,通过这些组件的灵活组合,可以实现两种不同的传动比。
在纯电动汽车中,一般采用电动马达来驱动行星齿轮组的太阳轮,通过控制电动马达的转速和方向,实现两挡变速。
其次是两挡行星齿轮自动变速器的传动原理。
在起步和低速行驶时,电动汽车需要较大的扭矩输出,因此需要较低的传动比。
这时,控制电动马达带动行星齿轮组的太阳轮,使得行星轮和环轮形成一种特定的组合,从而达到较低的传动比。
而在高速行驶时,需要较高的传动比来提高汽车的行驶速度。
摘要纯电动汽车变速箱换挡机构的设计与性能分析随着政策的扶持和技术的升级,纯电动汽车迎来高速发展,越来越得到消费者的认可。
由于电机的调速范围宽,具有低速时恒转矩、高速时恒功率的特性,所以纯电动汽车一般采用固定速比的传动装置。
但这也带来了中后段加速不足、续航能力不高的问题。
纯电动汽车装配变速箱,让电机工作在最佳转速区间,能明显的提升电机的工作效率。
研究表明,两挡变速箱能明显改善整车性能,提高纯电动汽车的动力性和经济性。
本文提出了一种基于超越离合器和后置摩擦片式离合器的两挡变速箱无动力中断换挡机构,来替代传统机械式变速箱的同步器换挡机构。
超越离合器是一种靠主、从动件的相对速度变化而自动结合和分离的机构。
将超越离合器与变速箱一挡连接,摩擦片式离合器后置连接在二挡。
利用一挡与二挡的转速差,控制摩擦片式离合器的滑摩,摩擦片式离合器的结合与分离将导致超越离合器自动分离与结合,从而实现无动力中断换挡。
该机构只需通过控制摩擦片式离合器实现换挡,将极大的简化变速箱结构以及控制系统的开发,具有良好的发展前景。
本文将通过结构设计、理论分析、建模仿真、样机加工和实车实验来研究和分析换挡机构的性能,验证其无动力中断换挡的特性,主要的研究内容如下:1.换挡机构结构方案的设计。
详细讨论了两挡变速箱换挡机构的结构,研究超越离合器和摩擦片式离合器的安装位置,确定设计方案。
建立变速箱换挡过程的动力学方程,结合换挡过程的力矩相和惯性相分析了无动力中断换挡原理。
根据实验用车使用要求设计了超越离合器,确定超越离合器的结构参数,并基于Hertz接触理论计算其接触强度,同时利用有限元分析软件ABAQUS进行了接触强度的校核。
2.换挡机构的性能仿真分析。
利用CATIA软件构建了变速箱轴、齿轮以及换挡机构的装配简化模型。
搭建基于多体动力学仿真软件ADAMS的变速箱虚拟样机模型,对设计的超越离合器进行了动态特性的仿真,验证了设计参数的正确性;对变速箱的升、降挡过程进行仿真,详细的分析了仿真结果,验证了变速箱无动力中断换挡特性。
纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器结构设计1. 引言1.1 纯电动汽车的发展现状纯电动汽车是一种以电能作为动力源的汽车,已经成为解决交通能源需求和环境问题的重要选择。
随着人们对环保意识的增强和对能源资源的日益紧缺,纯电动汽车的发展呈现出蓬勃的态势。
目前,全球范围内多个汽车制造商纷纷推出了纯电动汽车产品,其销量也逐年增长。
纯电动汽车具有零排放、低噪音、低运营成本等诸多优点,在城市交通和短途通勤中有着广阔的应用前景。
政府对环保汽车的支持政策也为纯电动汽车的发展提供了重要保障。
从全球范围来看,欧洲、北美、亚洲等地区都在加大对纯电动汽车的政策支持力度。
纯电动汽车在续航里程、充电设施建设、充电效率等方面仍然存在诸多挑战。
自动变速器技术的不断完善和发展将对纯电动汽车的性能提升和市场竞争力起到至关重要的作用。
纯电动汽车的发展面临着技术突破和创新的挑战,需要不断地提升自身技术水平,以满足消费者对汽车性能和便利性的需求。
1.2 自动变速器在电动汽车中的重要性在纯电动汽车中,自动变速器扮演着至关重要的角色。
与传统内燃机车辆不同,电动汽车的功率输出特性与转速曲线截然相反,其最大扭矩从启动即可提供,而非需要通过变速器传递。
自动变速器在纯电动汽车中的重要性仍然不可忽视。
自动变速器可以带来更好的车辆动态性能。
通过合理的变速逻辑设计,可以使电动汽车在不同速度和负载下都能保持最佳的动力输出,提高车辆的加速性能和行驶稳定性。
自动变速器可以提高能源利用率。
通过换挡逻辑的优化和结构的精简,可以使电动汽车在不同工况下都能以最低能耗实现最佳性能,延长电池续航里程。
自动变速器还可以提升车辆的驾驶舒适性和便利性。
驾驶员无需手动操控变速杆,车辆可以根据实时行驶情况自动选择最佳挡位,让驾驶变得更加轻松愉快。
自动变速器在纯电动汽车中的重要性不言而喻。
只有通过科学合理的设计与研究,才能更好地发挥自动变速器在电动汽车中的作用,推动电动汽车技术的不断进步与发展。
新能源电动汽车两档变速器的设计与实现一、纯电动汽车两挡自动变速器传动比优化及换挡品质研究摘要: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人/川2,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/儿最大爬坡速度>20%, 4%坡度的爬坡车速〉60 km/h,12%坡度的爬坡车速〉30 km/儿工况法行驶里程〉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尸二1 (第g/OOx I Q加;J 1 一名13 600 76 140 )IP1为最高车速时驱动功率;nt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=13.2kW。
如果车速符合国家标准规定的不低于85碗勺,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£(u)=0.012 7,根据式(3)可计算出P2=26 kW。
I尸二”加欧(以)凡।院'一名1 3 600 3 600 J'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=2L3 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「/川山才能实现。
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。
3,,叶3 00(1rO 20 40 «0 80 IDO 120¥ i* "八Km “ k )90 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15kW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。
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如勺的最低标准车速,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加勺的需求,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卜亚,放电倍率为1.28;而采用五挡时,电池只需要提供15卜亚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。
3.43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卜亚。
综合对比可见,五挡变速器的能耗最低。
表I两挡变速器与单挡、五挡变速器动力性能对比4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、口接合时,则整个行星架输出速比为1:当B1,口均分离时,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。
⑴高功率密度、高转矩密度:⑵低速高转矩和高速恒功率的宽调速范围:⑶较高的驱动效率、低噪声、低成本:(4)在恶劣环境下可靠工作:⑸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=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车辆迎风面积人=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30卜亚,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6000"川江,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38卜亚的峰值功率,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%。
采用两档变速器,可以使电机更多地工作在高效区,其原因是采用两档变速器时,电机的工作转矩比采用固定档减速器小得多,这样就减小了电机的工作电流,降低了电机的烧组损耗,提高了电机的工作效率。