新能源汽车的驱动及传动系统的概述

新能源汽车的驱动及传动系统的概述

驱动系统

对于新能源汽车来说，其驱动系统的核心就是驱动电机，驱动电机性能的优劣直接决定了新能源汽车性能的好坏。新能源汽车驱动用电机比较独特，其对电机技术性能、主要尺寸以及工作环境等有其特殊的要求，可归纳为以下几点：（1）高功率密度，高比功率采用新的材料降低电机本体的质量提高其

比功率；优化电机设计，降低其体积提高功率密度；并且，控制装置等电机相关配套系统也应该尽可能的选用轻质材料。

（2）高效率优化电机设计，降低电机各部分损耗值，并能够在汽车减

速制动时进行能量回收提高能源利用率。

（3）高过载能力电机的启动转矩要足够大，以满足新能源汽车迅速加

速行驶以及最大爬坡的动力性能要求。

（4）宽调速范围在电机低速与高速运行范围内都能达到精准的控制要

求，而且不失去其他动力性指标要求。

（5）高防护等级，高可靠性电机的控制系统及相应的电气系统的安全

性要求较高，新能源汽车的动力电池组及电机绕组中的电压很容易达到300V 以上，所以必须配备相应的耐高压保护设备以保证乘车安全。

（6）高稳态精度、高可控性、高动态响应性能以满足汽车频繁起停等

复杂工况的要求及多台电机协调运行的要求。

（7）低噪声，低振动为了提高新能源汽车的乘坐舒适性，必须优化电

机设计，降低其噪音及振动水平。

（8）能够在恶劣环境条件下可靠工作新能源汽车驱动电机必须满足耐

热、耐寒及耐潮湿等恶劣工作环境的要求。

（9）结构简单，价格低廉适合大批量生产，维修保养方便。

目前市场上存在的驱动电机：

（1）早期新能源汽车驱动用电机大多是直流电机，因为其转矩速度特性能够满足新能源汽车的牵引要求并且控制起来非常简便，但其在结构上的缺陷，使得其使用环境要求苛刻、保养维修困难、寿命较短。随着电力电子器件和微控制器技术的迅速发展，交流电机逐渐取代直流电机应用于新能源汽车，在目前新开发的各种新能源汽车中，直流电动机已经基本上被淘汰。

（2）三相异步感应电动机是一种技术成熟运用广泛的电动机。其结构简单，性能可靠，对环境的适应性好。与同规格的直流电机相比，其效率较高，质量大为减轻，且维修保养简便。但是其功率因数较低，耗电量较大，转子易发热，对控制器的容量要求较高，另外由于其直交轴的相互影响，增加了控制系统的复杂程度，调速性能较差。

（3）开关磁阻电机是一种比较新型的电机，比之其他类型电机，在结构上没有永磁体、电刷和滑环等零部件，其结构简单并且非常坚固，制造成本较低，转速范围宽，小转动惯量的转子使得电机动态响应快。但是，其扭矩性能低，转矩脉动和噪声水平较其他类型电机都大，这是由其结构双凸极特性引起的，是电机本身无法克服的固有缺陷，这种缺陷成为了影响其广泛应用的绊脚石。

（4）新能源汽车驱动用三相永磁电机主要包括矩形波永磁无刷直流电机和正弦波永磁同步电机。随着电机用永磁材料的制备技术进一步发展，永磁材料的剩磁密度和矫顽力都得到了进一步提高。这种高性能的永磁材料应用于电机无疑是大大提高了永磁电机的性能和可靠性。比之同规格其他类型电机，永磁电机铁耗小，效率高，功率密度大，输出转矩高并且波动小，调速范围宽，对控制器要求低。是目前新能源汽车驱动电机的绝佳选择。

传动系统

新能源汽车机械传动装置

新能源汽车的能量主要是通过柔性的电缆传递，而不是刚性的联轴器和转轴传递，因此新能源汽车各部件的布置具有很大的灵活性。

因此在进行新能源车动力传动系统布置时，根据不同组合的电气系统和机械传动系统，动力传动系统的布置形式主要有以下几种：机械驱动布置形式、机电集成驱动布置形式、机电一体化驱动布置形式和轮毂电动机驱动布置形式目前，各大汽车厂商研究较多的还是机械驱动布置形式，该布置形式与传统汽车的布置形式基本相同，通常是在传统汽车的基础上改装而成的，根据新能源汽车有无离合器有两种形式，其结构为如图 1.2 所示。

图1.2（a）为带有离合器的机械驱动布置形式，该形式的新能源汽车的变速

器通常有二至三个挡位，其在变速器换挡过程中，可以起到中断动力，降低换挡冲击的作用。图 1.2（b）中电动机直接通过传动轴与固定速比的减速器相连，该种布置形式减少了传动系的质量，可以进一步减少传动装置的体积。CVT （Continuously Variable Transmission）即无级变速技术，由于CVT 可以实现传动比的连续调节，从而保证汽车需求特性场和供应特性场的最佳匹配，保证驱动系统在最佳工况下运转。CVT 能够提高整车的经济性和动力性，在变速过程中无动力中断，具有更好的加速性能；传动比连续变化，动力传动系统所受的冲击小，提高乘坐的舒适性；可以控制电机转速在较小范围内变化，使车速在较宽范围内变化，而使电机在较稳定的工况下工作，所以它是理想的汽车传动装置。CVT 传动系统包括：起步装置、行星齿轮机构、无级变速机构、自动变速操纵系统和中间减速机构组成，采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合传递动力。CVT 发展现状