纯电动汽车基础知识学习分享

纯电动汽车齿轮平时接触的很多，但是对它们用在的地方却不怎么熟悉，花点时间一起来学习一下。

纯电动汽车，也被有些人称之为新能源汽车，我对此存保留意见，还是称之为电动汽车。电动汽车减速器在电车续航里程和车辆性能上起到了关键作用。

各国燃油车禁行限制和电动汽车发展目标

电动车的驱动力由传统的汽油机变为电机，而正是由于电机的工作特点，对变速器的要求也发生了变化，与传统手动变速箱相比，电驱动减速器具有结构简单的特点，电动车减速器档位数量减少，在结构上不需要换挡机构，不需要同步器机构，也不需要分离机构，不需要倒车机构，零件数量大幅度减少，从几百个零件减少到几十个零件；由于其传递路径简单，没有很多的档位和速比，同时也没有档位切换等产生动力终断的消耗，因此效率更高；当然，重量上也由三四十公斤降低到十公斤上下，重量的减轻对能耗上也做出不可忽视的贡献。

电动汽车的发展

世界上最早的电动车是 1881 年出现在法国巴黎街头的第一辆装配以铅酸电池的电动三轮车，该车的制作者是法国的电气工程师 Gustave Trouve。20 世纪 70 年代以后，由于电动汽车良好的环保性能及能够摆脱对石油的依赖，获得社会各界的关注，将电动汽车发展推向了一个新的高潮。世界各主要国家都纷纷投入到对电动汽车的研发当中。

美国最早开始研发电动汽车，1976年，美国政府也同期出台了一系列的扶持政策。2010年，1990年，通用汽车公司推出了Impact电动概念汽车，并在此后的6年时间里，耗资600万美元开发了第一辆纯电动概念汽车EV-1,样子看下图：

EV-1 采用前置前驱结构，由 102Kw 的交流感应电机驱动，配备 26 个高容量铅酸电池，其车速最高可达到 80km/h，充电时间为 6 小时，行使里程达 130 公里。

Ford Ranger EV

除了通用公司以外，美国一些大型汽车制造厂都逐步对电动汽车展开了研究，如福特的皮卡 EV、戴姆勒旗下的微型面包车 EPIC 等。其中，福特的皮卡 EV 搭载一台六极交流电机，通过三对一式的减速器和变速器将动力传递到车轮。

美国特斯拉公司生产的Model S(图片|配置|询价)纯电动汽车百公里加速时间仅为5.6s，在世界电动汽车领域独领风骚，成为电动汽车行业的一颗闪耀的新星。

Model S

最低售价：84.29万起

图片参数配置询底价

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德国在对纯电动汽车的开发与研究上，具有较长的历史。1990 年，宝马公司发布了一台名为 EV1 的纯电动汽车，并于 2008 年 11 月，宝马公司推出了 MINI E，该车搭载了一台异步电动机作为驱动电机，采用单级螺旋齿轮变速箱，其续驶里程超过240km，其车速最高可以达 152km/h，而其从 0 加速到 100km/h 的时间仅需 8.5s；混合动力双门超跑 i8 于 2014 年正式亮相。近来，为了满足电动车的充电需求并促进电动汽车的发展，戴姆勒正与德国能源公司展开了一系列的合作，在国内的各个主要城市中，针对电动汽车的充电设备实行了相关的完善计划。

宝马 i8

日本庆应义塾大学研发出了一台由八台独立驱动电机进行驱动的电动汽车，名为“Ellica”。该车将动力电池安放在车辆的车架之中，腾出了大量的有效空间，同时其整车重心仅 450mm，八台驱动电机分别配以相应的减速装置传递动力。自 20 世纪 80 年代起，日本本田便对于纯电动车进行了研究开发。1996 年，本田推出了“PLUS”纯电动汽车。2010 年，日产公司推出了 Leaf 纯电动力。该车作为纯电动车的代表作之一，是以原 Tii Da 为基础进行了改型设计，搭配一台功率达 80kw、扭矩可达 280N·m 的内置永磁同步电机，采用锂离子电池，并将其安置在车身中部，其转矩输出稳定，不在转速的概念，整车重心较低。

日产尼桑 Leaf

三菱公司以“Lancer Evolution”为原型研发出“Lancer Evolution MIEV”。该车在原有车型的基础上，将发动机、变速箱、传动轴等附件拆除，采用四个独立驱动电机来驱动车轮，并且安装了相应的控制器。MIEV 的电池组放置在驾驶仓底部，基前后轴的载荷比为 46:54，必免了前后轴荷分布不均的情况。2009 年三菱公司在日本开始销售纯电动车 i Mi EV,该车采用了快速充电和家用充电两种模式，可在 30 分钟内充满 80%的电量，其一次充电的行驶里程可达 160Km。

我国电动汽车的发展

我国的电动汽车发展大抵有三个阶段：

第一个阶段是从“九五”初期到 2008 年。国家将纯电动车项目列入了国家研究计划和国家重大产业工程项目中，与此同时，成立了运行示范区，最终在对纯电动车的研发上获得了较大的进步。此后，我国又将对电动汽车的研发列入了“863”计划中，并且将电动汽车与清洁替代燃料汽车项目做了归并，成立了“863”节能与新能源汽车重大项目，支持清洁替代燃料汽车与电动汽车的主要技术的研究及相应整车产品的研发。

第二个阶段是从 2009 年到 2012 年，第三个阶段是从 2013 年至今。2009 年 1 月，我国财政部、科技部共同发布了《关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知》与《节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》，同年 11 月，在北京、上海、重庆等 13 个城市进行开展试点工作。国家先后将北京、天津及长春等40 年城市地区作为新能源汽车应用推广城市。“十二五”期间，新能源汽车成为中国汽车行业的聚焦点，被列为此后 5 年中国汽车行业的重点发展对象。

近年来，随着我国对纯电动汽车技术研究的不断深入以及国家对电动汽车发展的重视，各大高校、企业纷纷取得了重大进展。同济大学开发了四轮毂电机驱动车“春晖三号”、“超越三号”。“春晖三号”主要以节能型民用车辆为研究对象，采用了锂离子电池与燃料电池并联的组成混合型电池组，并搭配四台轮毂电机，采取扁平框架式的底盘布置方式。“超越三号”以高功率的铿离子电池产生出的电能驱动电动机，整车装备主驱动电机和低能耗的电动辅助系统，可进行制动能量回收。

中科院电工所以 Suzuki“Auto”为原型，搭载了两台驱动电机，采用前轮独立驱动模式，改装了一台电动实验车。该实验车验证了多轮独立电动车辆的稳定性控制方法。采用了两个永磁同步电机用于驱动前轮，其动力电池组则采用了 12 只12V/38A∙h 动力型免维护铅酸蓄电池，使其在一次充电后能行驶 30km。该车将电池组安装在车辆后排的座椅处，驱动电机和减速机构均安放在发动机舱内。

西北工业大学以最高车速 38km/h，可载重量可达 200kg，一次性充满电的行驶里程为 50km 作为设计目标，设计并制造了一台四轮独立驱动的原理样机。2009 年，比亚迪汽车公司在日内瓦和底特律汽车展上，展出了两款双模的电动车 F3DM、F6DM，引起了欧美汽车行业他各国媒体的广泛关注。F3DM 具有纯电动(BEV)以及混合动力(HEV)两种模式，搭载了一台 1.0L 的燃油发动机和两台电动机 M1 和 M2。当该车在中速或中低速行驶时，以纯电动模式行驶，其离合器处于断开状态，由电动机 M2 连接变速装置驱动车轮；当车辆处于高速行驶的过程中，采用混合动力模式，离合器处于结合状态，由发动机和两台驱动电机共同驱动车辆行驶。

电动汽车的动力传动系统的布置方式

(1)机械传动系统方案

与传统汽车传动系统的布置方式一致，只是用电动机取代了发动机，包含了离合器，变速器，主减速器，差速器和传动轴等，结构示意图如图上所示。这种布置方式可以提高电动汽车的起动扭矩，增加低速时电动汽车的后备功率。这种传动系统零部件多、较大的电动汽车总质量和较低的传动效率,很难满足电动汽车的整体设计和使用性能的要求，无法充分发挥电动汽车的优势，这种传动系统方案只在早期的电动汽车上采用，现在已经逐步被取代。

(2) 机电集成式传动系统方案

这种方案取消了变速器和离合器。将电动机和传动系统集成在一起，由半轴，差速器和单级减速器组成。这种传动系统的主要特点是体积小、质量轻、承载能力大、抗冲击和振动能力强、工作平稳且寿命长的优点。但对电动机的要求较高，要求电动机具有较高的起动转矩和较大的后备功率，以保证电动汽车的起动、爬坡、加速超车等动力性。

(3)电动桥的传动系统方案

这种方案是将电动机装到驱动轴上，直接由电动机实现变速和差速转换。这种传动方式对电动机有较高的要求，大的起动转矩和后备功率，同时要求控制系统有较高的控制精度和良好的可靠性，来保证电动汽车行驶的安全、平稳。由于汽车行驶工况复杂多变，对驱动电机要求较宽的转矩变化范围和较高的控制加工技术，电动桥内部的结构就变的复杂，成本也会增加。这种高集成度的传动方案维修不方便，一般要采用整体拆装来维修更换。

(4)电动轮传动系统

这种方案将电动机直接装到驱动轮上，由电动机直接驱动车轮行驶。轮毂电动机汽车由于其结构的特殊性，考虑成本等因素，目前在批量生产的汽车上很少。

美国特斯拉公司生产的Model S采用了Borg Warner公司生产的31-01 e Gear Drive减速器，承载峰值转矩400 Nm，最高输入转速14000 r/min，传动效率97%。而其31-03e Gear Drive减速器，承载峰值的转矩300 Nm，但是其重量和尺寸控制的都不是很理想，重量达到36kg，总宽度达到331mm，不适合国内电动车辆需求。

Getrag公司的产品包括1e DT130，承载峰值的转矩130 Nm，宽度为177mm，速比为46/21=2.190，77/17=4.529，总速比9.922；1e DT162，承载峰值的转矩190Nm，输入轴到差速器尺寸183mm；1e DT240，承载峰值的转矩240 Nm，宽度为372mm，该公司的产品承载扭矩和尺寸上匹配上无法满足国内电动车辆需求。

GKN公司的产品F2减速器，速比9.5，重量20.7千克,虽然重量较重，但其优点是集成了电子控制的驻车模块，可以实现电子控制P挡。

国内的减速器厂家，株洲齿轮厂是较早开发电动车减速器的厂家，其产品有1T15，承载峰值的转矩150 Nm，最高输入转速9000 r/min，传动比范围6.91-7.811，重量15kg。重庆青山公司的减速器产品包括了EF116承载峰值的转矩160 Nm，最高输入转速9000 r/min，重量19kg，外形尺寸430×210.3×204.3 mm，此产品不是专门为电动车开发，而是在原有手动变速器上锁死档位而改动而成的，EF130承载峰值的转矩300 N.m，最高输入转速9000 r/min，重量24kg，外形尺寸447.6×365.7×287.5mm，EF126承载峰值的转矩为300 N.m，最高输入转速9000r/min，重量25kg，外形尺寸为508.2×353.9×202mm。唐山爱信公司则只有在5Y机型的基础上锁死档位的传动手动后驱手动变速器改型的产品。六安江淮汽车齿轮制造有限公司的产品普遍没有驻车机构更没有电子驻车。

国内外主流的产品结构都是单速比，两级传动，带差速器结构，而国内一些发展较慢的仍然采用由传统手动变速器锁死档位改型的变速器用于电动车，其在体积和重量等都较差。为提高电动车的效率，开发电动车专用的减速器，未来电动车的EDU产品会具备2、3档速比或是一个简单的无极变速器。就目前而言，国内外批产的主流减速器产品均为1个档位。

国外产品的在转速上设计的都大于11000转，而国内自主产品基本在9000转的输入转数，差距依然不小，当然也有国内电机水平的影响；而在驻车机构上，国外的产品都带有驻车机构，大部分产品都可以集成电子驻车，而国内大部分没有驻车机构，极少的产品可以采用电控驻车，可见国内对安全方面考虑的较少，而对成本考虑较多。