新能源电动汽车两档变速器设计与实现
一、纯电动汽车两挡自动变速器传动比优化及换挡品质研究
摘要：
汽车传动系统中，变速器作为核心构件，直接影响整车性能。为了使电动汽车驱动电机效率得到提高，对固定速比电动汽车进行改动，采用两挡传动比喻案，促使驱动电机工作效率提高，进而使整车动力性能及经济性能得到提高。重要对纯电动汽车两挡自动变速器传动比优化及换挡品质进行研究。
1、整车基本参数
基于老式微型车对电动汽车进行研究，保存原车悬挂系统，动力电池采用锰酸锂电池，驱动电机采用永磁同步电机。
综合研究后，整车参数为：满载质量1 350 m/kg，机械传动效率0.9，轮胎滚动半径0.258 r/min，迎风面积1.868 A/m2，空气阻力系数0.31.
依照国标GB/T 28382—原则及市场定位，整车动力性指标如下：30 min最高车速≥80 km/h，最大爬坡速度≥20%，4%坡度爬坡车速≥60 km/h，12%坡度爬坡车速≥30 km/h，工况法行驶里程≥100 km。
2、驱动电机参数拟定
对电机进行选取时，要保证电机最大限度地工作在高效区，同步也要考虑电池组峰值放电倍率。
2.1 驱动电机功率在最高车速时计算
以最高车速在水平道路上行驶，对加速阻力忽视不计，设风速为0，那么电机输出功率即为
•P1为最高车速时驱动功率；
汽车传动带
•ηt为机械传动效率；
•mg为整车满载质量；
•f（u）为滚动阻力系数；
•umax为最大车速；
•Cd为空气阻力系数；
•A为迎风面积。
其中：
f（u）=1.2（0.009 8+0.002 5[u/（100 km/h）]+ 0.000 4[u/（100 km/h）]4）.
按照实际需求及国际原则，选取100 km/h车速，依照式（2），计算成果为0.015 24，代入式（1），计算成果为P1=13.2 kW。如果车速符合国标规定不低于85 km/h，那么电机功率还可以选取更小。
2.2 驱动电机功率在最大爬坡时计算
对爬坡行驶时所需要功率进行计算，忽视空气阻力功率与加速阻力功率，那么电机输出功率可计算出f（u）=0.012 7，依照式（3）可计算出P2=26 kW。
•P2为最大爬坡度行驶功率；
•i为爬坡度；
•ua为爬坡时最低车速。
2.3 加速性能计算驱动电机峰值功率
假设风速为0，在水平道路上，电动汽车输出最大功率位于整车加速过程末时刻。
•P3为匀加速末时刻所需最大功率；
•ta为匀加速时间；
•ua为匀加速时末速度。
依照GB/T 28382—原则可知，ta取值为10 s，依照式（2）和式（4）可计算出P3=21.3 kW。
依照式（1）计算，拟定电机额定功率为15 kW，由式（3）和式（4）可知，电机峰值功率选定为30 kW。
为了满足成本因素与实际需求，最后选取电机额定功率15 kW，峰值功率30 kW。
3 传动系老式比拟定
在行驶条件和电机特性不发生变化状况下，对例如下几种传动比变速器使用动力性能，实现对传动比优化，使换挡品质得到提高。
3.1 单一传动比动力性能
为了兼顾最大爬坡度及最高车速，固定传动比选取为6.963，则其阻力与动力平衡，85 km/h为达到最高
车速，12%坡度为最大坡度。
为使爬坡性能得到满足，将电机峰值功率加大到45 kW，转速提高到
9 000 r/min才干实现。
这种工况下，存在重要问题是需要提高电池放电功率，提高减速器齿轮润滑性，同步还会对倒挡时减速器输入轴反转带来一定影响。
3.2 两挡传动比动力性能如果电机功率输入相似，两挡变速器高挡传动比与低挡传动比分别为6.5和10，通过计算，可以得到阻力与动力平衡图。
90 km/h是可以达到最高车速，而最大爬坡坡度达不到20%，只能接近。因此，需要驱动电机输出更高功率才干实现更高车速和爬坡度，这就规定电池性能也要得到提高。
3.3 五挡变速器传动比动力性能
采用15 kW额定功率时，五挡变速器最大传动比与最小传动比分别为3.538和0.78，主减速传动比3.765，倒挡速比3.454.在15 kW 额定功率条件下，96 km/h为五挡变速器可以达到最高车速，最大爬坡坡度达到20%以上，动力性能得到有效满足。