小型电动汽车动力总成方案设计.doc

小型电动车动力总成变速箱研制 项目规划与设计方案论证 合肥工业大学 唐永琪 张国军 王 方 安徽瑞箭动力电源科技公司 唐 2009年10月 市场调研 随着国家新能源汽车产业政策的相续出台，越来越多的汽车企业参与新能源汽车的开发，各种类型的新能源汽车也逐步走向市场，纵观国内新能源汽车市场近几年的发展与变化，不难发现；在以燃料电池和其他各类化学电池作为车载电源的各类电动汽车，整车性能和性价比未能接近普通燃油汽车之前，若要使新能源汽车部分取代传统的燃油汽车并为广大用户所接受，仅靠政府部门的扶持是远远不够的。 统计世界各国已研制成功并推向市场的新能源汽车产品，可以发现；能够投入实际运行的新能源汽车产品主要以城市公共交通用车和政府部门用车为主。除日本丰田公司生产的串联式油电混合动力汽车等各别产品外，真正为用户能够接受的新能源产品并不成熟。 经过对各类车辆用户的走访，我们的调研结论为；随着我国中心城市的规模不断扩大和农村小城镇建设速度的加快，以现有高性能铅酸蓄电池和新价比较高的磷酸铁锂电池作为车载蓄能装置，开发小型纯电动客车和可以客货两用的小型插电式油电混合动力商用汽车(PHEV)，作为城镇工薪阶层小家庭的代步工具和小型工商户、个体运输经营者的短途运输工具，具有现实市场前景。 城市道路和城郊普通公路最高车速一般不超过80km/h，市区高架道路的最大设计坡度一般不超过10%，地下停车库、车船码头等坡道路面的最大坡度小于15%，在车载电源技术尚不十分成熟，蓄电能量有限的条件下，车辆满载条件下的主要动力性指标，应该以最高车速能够达到80km/h; 最大爬坡度20%左右为宜。研究方向以降低能量损耗，提高一次充电的续驶里程和提高整车产品性价比为主。 开发和推广小型永磁同步电机+二挡齿轮变速器的电动车用动力总成，作为本企业为新能源汽车产业做出应有的贡献。 目前；市场上使用的小型纯电动汽车（EV）大都采用电动机+固定速比齿轮减速器作为动力总成，没有档位变速功能。很难同时满足车辆的最大爬坡度和最高车速两项动力性指标的要求；为了达到15%的最大爬坡度，其在平坦公路上行驶时的最高车速均只能达到50km/h左右。电机的恒转矩和恒功率特性得不到充分利用，存在着电—机转换效率低，连续爬坡能力差，电动车的低速行驶影响公路的通行速度。 并联式油电混合动力汽车（PHEV）大多采用与普通汽车相同的多级齿轮变速机构，虽能满足车辆在不同路面对动力总成对转矩和功率输出的要求，但存在变速器结构复杂、成本高，传动效率低等缺陷，不利与电动车有限车载电源的有效利用。 经过实验论证，小型电动车采用二挡齿轮减速器，可以同时满足车辆爬陡坡时对动力总成具有高输出扭矩的要求，和车辆在平坦路面行驶时需要动力总成输出最大功率的要求。同时还能达到车辆在不同路面以常用车速（50 km/h ~60km/h）行驶时，动力总成具有较高的电—机转换效率等优点，有利于在有限车载能量的条件下，车辆达到较高的续驶里程。 在充分利用永磁同步电机本身的调速性能的基础上，本项目将开发研制具有自动换挡功能的二挡齿轮减速器，根据确定的换挡策略在换挡控制器的人工智能控制下实现无离合自动平稳换挡。 项目规划 以安徽奇瑞汽车公司开发生产的S11系列纯电动微型轿车为目标车型，兼顾相同总质量的其他汽车企业不同类型（纯电动或串联式油混合动力）电动汽车，开发试制具有自动换挡功能的动力总成用二档变速器。 在整车匹配电动机峰值额定功率与整车满载总质量之比为10kw/t～15kw/t的条件下。满足整车动力性能指标；最大爬坡度不小于20%，最高车速不低于80km/h的动力输出要求。 在车辆以（50 km/h ~60km/h）车速匀速行驶时，变速器总传动效率不低于95%的，动力总成运行噪声小大于75dB(A)。 工作目标与计划进度 1．2009年11月完成市场调研和方案论证 2. 2009年12月确定系统目标和系统方案设计 3. 2010年2月完成二挡变速器仿真设计 4. 2010年3月完成二挡变速器壳体有限元分析 5. 2010年3月完成二挡变速器齿轮及轴零部件设计与计算 6. 2010年3月完成变速控制器系统方案设计 7. 2010年6月首台样机零部件加工 8. 2010年7月样机组装与调试 9. 2010年7月协助上海电驱动公司完成控制器样件制作 9. 2010年8月首轮样机台架试验， 10. 2010年9月完成样机试验分析，确定系统优化设计方案。 11. 2010年 10月第二轮样机制造和调试 12. 2010年 12月配装整车进行道路试验 13. 2011年 3月 项目总结 系统方案的初步设计 1．传动机构的选择 电动汽车的动力系统设计必须满足；电机的恒转矩区能够提供满足车辆爬特定陡坡时的最大牵引