純電動客車傳動系統(tǒng)的技術研究

高吉峰

摘 要：隨著全球變暖和石油危機的加重，近年來，世界各國開始開發(fā)新能源汽車。新能源汽車是指以新能源（包括電能、太陽能、燃料電池等）為動力，降低傳統(tǒng)汽車對石油資源的依賴，減少環(huán)境污染，是今后汽車工業(yè)發(fā)展的方向。而我國一直在推廣純電動客車的發(fā)展，但還存在核心技術、資源投入以及統(tǒng)籌協(xié)調(diào)等方面的問題，只有有效提升動力電池、驅(qū)動電機、傳動系統(tǒng)等關鍵零部件工程化和產(chǎn)業(yè)化，掌握純電動客車的信息化和智能化等核心技術問題，才能促進純電動客車的良性發(fā)展，更有效推動我國自主研發(fā)純電動客車同國際先進水平接軌。為了有效提高純電動客車的運行性能，需要通過對傳動系統(tǒng)進行有效控制，匹配其實際行駛狀態(tài)，針對不同運行道路智能調(diào)節(jié)，使純電動客車舒適性、經(jīng)濟性、安全性等達到有效發(fā)揮。本文將簡單對純電動客車傳動系統(tǒng)的技術進行分析，探討純電動客車傳動系統(tǒng)技術研究和優(yōu)化措施，促進純電動客車設計與制造技術水平的優(yōu)化和提升，使其更有助于符合現(xiàn)代的實際應用。

關鍵詞：純電動客車 傳動系統(tǒng) 技術 研究

1 引言

純電動客車具有經(jīng)濟環(huán)保、運行平穩(wěn)、噪聲污染小、安全性能高等特點，滿足汽車行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。在純電動客車中，主要由能源、變速及驅(qū)動等幾方面構成，而動力傳動系統(tǒng)是決定純電動客車性能的最關鍵因素，同時能夠決定純電動客車的經(jīng)濟技術實用性。純電動客車的動力源為動力電池和電動機，由動力電池向電動機提供電能，電動機將電能轉(zhuǎn)化為動能通過傳動系統(tǒng)驅(qū)動車輪使客車運行，所以傳動系統(tǒng)也是純電動客車的核心系統(tǒng)，對其相關技術的開發(fā)和應用具有十分重要的作用。因此，對研究純電動客車傳動系統(tǒng)相關技術，探討純電動客車的創(chuàng)新升級，有助于促進汽車行業(yè)進一步發(fā)展。

2 純電動客車傳動系統(tǒng)技術分析

現(xiàn)如今，我國的純電動客車一般采用電動機后置，后輪驅(qū)動的布置方案，固定速比由驅(qū)動電機直接驅(qū)動，配備電動液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車載充電機、動力電池管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了整車電動化設計方案。整車動力系統(tǒng)由動力電池系統(tǒng)、電驅(qū)動系統(tǒng)、整車控制器、電動附件、專用顯示儀表及車載終端系統(tǒng)等組成。各子系統(tǒng)通過通信網(wǎng)絡實現(xiàn)通信和信息交互。我國純電動客車傳動系統(tǒng)有以下兩種重要模式：一是驅(qū)動行駛模式，動力電池將電能通過集成控制器提供給驅(qū)動電機，驅(qū)動電機將電能轉(zhuǎn)化成動能，并將動能傳遞給驅(qū)動橋驅(qū)動車輛。二是減速制動模式，車輛反向帶動驅(qū)動電機，驅(qū)動電機將動能轉(zhuǎn)化成電能，通過集成控制器向動力電池充電。實現(xiàn)在車輛滑行和制動時能將電能回收給動力電池，同時輔助車輛制動，起到緩速器的作用。從而達到啟動爬行、純電動驅(qū)動、再生制動能量回收等功能。

傳動系統(tǒng)是純電動客車的最關鍵系統(tǒng)之一，占據(jù)純電動客車的重要地位，也是保證其性能的最核心部分。由于電動機驅(qū)動的靈活性可以有多種組合方式，歸納其典型的基本結(jié)構主要有四種：傳統(tǒng)的驅(qū)動模式、電動機-驅(qū)動橋組合式驅(qū)動方式、電動機-驅(qū)動橋整體式驅(qū)動方式、輪轂電機分散驅(qū)動方式。由于車輛轉(zhuǎn)彎時外側(cè)車輪的轉(zhuǎn)彎半徑比內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)彎半徑大，所以需要通過差速器來配合兩側(cè)車輪轉(zhuǎn)速不同的要求。前兩種傳動組合方式應用比較廣泛，采用具有行星齒輪結(jié)構的機械式差速器，在一定程度上限制了純電動客車的發(fā)展，在傳動過程中無法有效提升經(jīng)濟性能，長時間運行中無法保持能量，造成傳動效率降低，不利于續(xù)航里程的提升;第三種模式通過電動機與驅(qū)動橋形成整體驅(qū)動系統(tǒng)，差速器可用機械式或電控式，能夠使傳動系統(tǒng)更加緊湊。在實際運行過程中，在負荷相同的條件下，能夠有效提升純電動客車的負荷率，同時提高工作效率，降低電能消耗，提高動力性能，有效增加續(xù)航里程。并通過前后雙軸進行再生制動，可以縮短制動距離，有利于能量利用率的提升，具備更高的經(jīng)濟性和動力性能，而且能夠提高純電動客車的操控性能，獲得更好的駕駛質(zhì)感。而第四種輪轂電機分散驅(qū)動模式，將獨立控制電機的驅(qū)動系統(tǒng)直接安裝在四個車輪上，結(jié)構更加緊湊，達到前所未有的機動性能，完全可實現(xiàn)電子差速控制，操作簡單。在車輛運行過程中，功率由輪轂電機提供，并且可以回收能量。同時，輪轂電機可以產(chǎn)生保護作用，以便獲得后備功率，而在減速的過程中，輪轂電機可以對能量進行回收，有效的改善能量的利用效率。驅(qū)動系統(tǒng)的簡化能夠提升輪轂慣量，純電動客車的操控性能將有效提升。

3 純電動客車傳動系統(tǒng)的優(yōu)化

在進行純電動客車設計時，需要采用科學的方法對傳動系統(tǒng)進行分析，并根據(jù)實際情況進行相應的優(yōu)化，提高傳動系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，滿足對傳動系統(tǒng)的質(zhì)量要求：

3.1 做好結(jié)構設計優(yōu)化

可以通過省略部分傳動部件，使車輛結(jié)構既合理又簡單。對于傳統(tǒng)車輛來說，離合器、變速器、傳動軸、差速器等部件都是必不可少的部分，而這些部件不但質(zhì)量重、使車輛結(jié)構更復雜，同時也存在需要定期維護和易發(fā)故障等問題。在純電動客車可以應用輪轂電機這種技術來優(yōu)化這個問題，使車輛結(jié)構更為簡單，獲得更好的空間利用率，同時提高系統(tǒng)的傳動效率。傳動形式由原來的機械硬連接變?yōu)橹恍枰娎|進行供電的軟連接形式，同時可以通過輪轂電機實現(xiàn)車輪獨立驅(qū)動，車輪可以實現(xiàn)獨立控制，電動機的控制響應快、精度高，同時通過左右車輪的不同轉(zhuǎn)速甚至反轉(zhuǎn)實現(xiàn)車輛的差速、轉(zhuǎn)向和倒駛，減小車輛轉(zhuǎn)彎半徑，輪轂電機還可以實現(xiàn)車輛再生制動能量回收。但應用此技術，將在系統(tǒng)密封方面、啟動電流和轉(zhuǎn)矩平衡、驅(qū)動車輪的差速和散熱等方面均有較高要求，需要在設計優(yōu)化上解決這些問題。

3.2 做好控制系統(tǒng)調(diào)試

根據(jù)對傳動系統(tǒng)的結(jié)構設計，需要與之相匹配的控制系統(tǒng)，使純電動客車的操作更為簡單，更為節(jié)能、環(huán)保，性能達到提升，安全有所保證。所以，對于控制系統(tǒng)的調(diào)試十分有必要。

在車輛驅(qū)動時，電動機輸出正轉(zhuǎn)矩驅(qū)動車輛行駛，電能通過電動機轉(zhuǎn)換為動能，車輛制動時，電動機輸出負轉(zhuǎn)矩，動能通過車輪，車橋傳遞給電動機，轉(zhuǎn)換為電能通過控制器變換為直流電流輸入到動力電池當中存儲起來，實現(xiàn)制動能量的回收。同時通過對純電動客車車輛上配置各種安全模塊和自檢模塊，以確保系統(tǒng)安全可靠的運行和維修方便。各系統(tǒng)之間和模塊之間完全依靠電子和電氣元件來工作，通過控制系統(tǒng)的容錯技術來實現(xiàn)系統(tǒng)的安全性和可靠性。為了保證純電動客車的正常行駛，需要以傳動系統(tǒng)技術為基礎，對傳動控制系統(tǒng)進行優(yōu)化，才能夠有效的延長純電動客車的使用壽命。為了有效的提高傳動系統(tǒng)的合理性，保證純電動客車能夠安全行駛，必須做好傳動控制系統(tǒng)的調(diào)試工作。在傳動系統(tǒng)中，各部位需要協(xié)調(diào)運行，一旦出現(xiàn)問題，及時對其各部位系統(tǒng)進行調(diào)試，并進行有效溝通、協(xié)調(diào)和聯(lián)系，以便快速解決控制系統(tǒng)在調(diào)試中的問題，促進純電動客車的健康發(fā)展。

3.3 智能化水平的提升

對純電動客車傳動系統(tǒng)進行優(yōu)化，必須重視系統(tǒng)智能化水平的提升。對于純電動客車而言，傳動系統(tǒng)技術水平?jīng)Q定了其智能化程度，因此，為了滿足純電動客車的發(fā)展需求，必須重視傳動系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié)，同時實現(xiàn)系統(tǒng)智能化水平。

通過智能控制模擬，通過傳感器將車輛狀況、運行狀況、道路情況等通過信號傳輸?shù)街悄芟到y(tǒng)當中，系統(tǒng)將針對反饋信息進行建模，在運行中如果遇到數(shù)據(jù)與設定值不符，將封鎖其輸出并提供報警信號，當檢測到系統(tǒng)過溫、低電壓、過電流時，控制器會報警同時降低功率輸出，有效控制車輛運行狀態(tài)，達到模擬傳統(tǒng)車輛安全運行特性，為駕駛員提供強有力的技術支持和智能支撐。通過整車控制器采集各類信號信息并通過計算機智能模塊進行分析和運算，給出控制指令，實現(xiàn)驅(qū)動和傳動控制，能量優(yōu)化控制和制動回饋控制，具備完善故障診斷和處理功能。此外，還要做好傳動系統(tǒng)控制環(huán)境的優(yōu)化，提高純電動客車的故障排查和處理能力，保證行駛穩(wěn)定性。在純電動客車的傳動系統(tǒng)智能化控制中，為了有效的提高其運行穩(wěn)定性，必須進行全面的合理性分析，采取相應的措施和優(yōu)化，通過提升控制系統(tǒng)智能化水平，有效的降低傳動系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率。在純電動客車的行駛過程中，系統(tǒng)智能補充傳動范圍與指標，有效的提高安全技術性能。只有提高傳動系統(tǒng)智能化水平，才能實現(xiàn)對純電動客車靈敏度的優(yōu)化，提高傳動系統(tǒng)運行能力。通過從過程控制入手，對傳動系統(tǒng)進行優(yōu)化，重視創(chuàng)新技術的研發(fā)與應用，合理的應用計算機技術與電子技術，對傳動技術進行改進，開發(fā)智能化程度更高的純電動客車傳動控制系統(tǒng)，滿足純電動客車的需求。

4 結(jié)束語

綜上所述，在純電動客車中，傳動系統(tǒng)是其重要的組成部分，雖然我國現(xiàn)在傳動系統(tǒng)生產(chǎn)技術水平比較高，但仍需要依靠技術改進，優(yōu)化技術特性，確保純電動客車能夠安全穩(wěn)定行駛。因此，我們需要重視純電動客車傳動系統(tǒng)技術分析，實現(xiàn)純電動客車傳動系統(tǒng)技術優(yōu)化，形成多樣化優(yōu)化方案，提高傳動系統(tǒng)的傳動性能，繼續(xù)促進純電動客車的良性發(fā)展。

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