电动汽车减速器及齿轮基础技术解析.pdfVIP

学而不知道，与不学同；知而不能行，与不知同。——黄睎

电动汽车减速器及齿轮基础技术解析

1、电动汽车能不能做到直驱？

电动汽车是由电动机直接驱动还是需要通过减速器、变速箱之类的传动装置驱动车轮？

如果是直驱可以不用减速器，那么就要求电机具备低速大扭矩的特征，而电机在扭矩一定的情况下，

转速和功率成正比，相同功率的驱动电机，转速越低体积和重量就越大，所以带来的问题就是电机

尺寸和重量都比较大，输出的功率曲线不一定满足车辆要求。例如外转子的轮毂电机驱动。

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下面列出的是轮毂电机的几条技术难点：

•轮毂电机系统集驱动、制动、承载（可能还有转向）等多种功能于一体，优化设计难度大；

•车轮内部空间有限，对电机功率密度性能要求高，设计难度大；

•电机与车轮集成导致非簧载质量较大，恶化悬架隔振性能，影响不平路面行驶条件下的车辆

操控性和安全性。同时，轮毂电机将承受很大的路面冲击载荷，电机抗振要求苛刻；

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•车辆大负荷低速爬长坡工况下容易出现冷却不足导致的轮毂电机过热烧毁问题，电机的散热

和强制冷却问题需要重视；

•车轮部位水和污物等容易集存，导致电机的腐蚀破坏，寿命可靠性受影响；

•轮毂电机运行转矩的波动可能会引起汽车轮胎、悬架以及转向系统的振动和噪声。而且从整

车控制角度考虑，也是由很多问题需要解决的，比如电子差速控制，牵引力控制，汽车的横

摆角速度控制等等。

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从目前的技术来看，要做出大扭矩低转速，重量轻的电机还是非常困难的，成本也非常高。相同功

率的电机，高转速和低转速的电机重量会差几倍到十几倍，成本可想而知。

2、电动汽车为什么需要减速器？

电机+减速器方案可以降低驱动系统的整体重量和制造成本，目前两种方案同时存在，但电机+减速

器的方案偏多。

例如，电机+减速器+后桥的方案用来代替电机+后桥方案，带减速器方案的整体重量比不带减速器

的方案的整体重量轻了至少100kg，成本降低了1万多元。

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如果电动汽车没有减速器的话，输出到轮的扭矩太小，尤其是爬坡等需要大扭矩的情况就很难满足

了。而日常使用，绝大部分时间都是在平路上行驶，如果选大扭矩的电机，价格会极高，整车性价

比就下去了。

车轮转速常用区间是0rpm（起步）到1000rpm（车速100km/h左右），特别是城市里常有的

50km/h的车速，（对应轮速500rpm）现在大部分民用电机，在这个转速区间并没有很高的效率，

选择可以是使用更高功率电机，通常意味着几倍的成本增加。齿轮箱主要作用是减速和增加扭矩，

便是一个低成本的解决方案。

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另外，车在转弯的时候，左右两个轮的转速是有差异的，目前汽车使用成熟的差速器解决方案，差

速器可以根据行驶阻力变化自动调节轮子转速（有兴趣的同学可以自搜这一伟大的结构）。

如果电机直驱，不仅需要复杂的算法匹配转弯半径和轮速差，更困难的是动态保持轮子实际转速和

理论一样（两个轮子，同时按照理论设计）否则不能避免轮子打滑，造成不必要的风险。从成本和

技术成熟度来说，现在还是电机+齿轮箱的天下。

所以目前和未来短期内，一定是高速电机加减速器的方案主导市场。

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3、目前电动汽车减速器的设计开发和制造难点在哪里？

3.1二档减速器匹配更好，但还没有到产业化阶段

为什么二档减速器比一档减速器好？

关于这个问题，以一个经典车型为例来进行分析：特斯拉的第一个车型Roadster的最初设计是

180kW电机+2档变速箱，后来由于变速箱生产质量的问题，被迫采用了固定齿比减速器，但为了

达到相同的动力性能，使电机功率增大到240kW才能达到相同的性能。

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特斯拉ModelSP85可以轻松赢在起步，但在中后段加速却频输对手。究其原因，问题就出在特斯

拉匹配的单级变速箱上：它使特斯拉始终在一挡上行驶，完成从起步到最高时速的行驶。

这相当于开一辆燃油车，用一挡起步后不换挡，直到转速被拉高至红线区，发动