纯电动汽车变速器原理
纯电动汽车两挡自动变速器效率和热平衡仿真分析
摘要随着纯电动汽车的不断发展，对于其爬坡性能、加速性能以及续驶里程的等汽车性能提出了必要的要求，装备两挡AMT的纯电动汽车目前成为了国内外研究的热点。
两挡AMT （Automated Mechanical Transmission）在运行过程中存在能量损失，包括齿轮啮合损失、轴承损失以及搅油损失。
由于其结构紧凑和高度集成的特点，随之导致变速器整体的散热条件变差。
若变速器损耗能量不能及时散发，齿轮轮齿将会承受较高的热负荷。
过高的油温不仅会引起系统温度升高，还会影响齿轮的润滑效果和传动性能。
此外，齿面温度过高，也是引起胶合的主要因素之一。
因此对纯电动汽车两挡AMT进行整体热分析，研究其传热规律及热特性具有很重要的学术意义及应用价值。
本课题结合校企项目选择某两挡AMT变速器为研究对象，以传热学为理论基础，对变速器温度分布进行了研究，结合热网络和有限元方法对不同工况下的变速器温升过程及热平衡状态进行了分析计算，最后通过试验验证计算结果的正确性。
具体内容有：①变速器功率损失模型的建立。
从功平面、热平面及润滑油平面建立齿轮系统能量转换模型；对变速器的效率进行理论分析，计算了变速器齿轮啮合损失、轴承摩擦损失和搅油损失多种能量损失，建立了变速器的效率模型；同时分析了不同工况下的功率损失及不同的损失对功率损失的贡献度，为齿轮系统热平衡分析奠定了基础。
②变速器热平衡分析及其验证。
忽略各个构件内部温度分布对传热性能的影响，将传动系统各个构件转化为节点，综合考虑各个构件间的耦合关系。
在对热传递过程中，在研究对流换热热阻和导热热阻的基础上，基于热网络法建立了变速器的热平衡模型，并对变速器在不同工况下的热平衡过程进行了计算。
③有限元仿真分析。
由于热网络法无法对变速器内部构件内温度分布状态进行精确描述，在热平衡分析基础上，采用有限元分析法对变速器关键零件进行了温度场分析。
首先运用SolidWorks建立变速器三维实体模型，然后运用Ansys建立变速器有限元分析模型。
电动汽车用两挡AMT简介20140320
40 20 0 24 22 20 18 16 0 0.25 0.5
目标转矩 实际转矩
1.25 1.5
1.75
2
2.25 2.5
传感器值(°)
0
0.25
0.5 0.75
1
1.25 1.5
1.75
2
2.25 2.5
换档电流I(A)
车速v(km/h)
0.75
A. 驱动电机调速控制
同步时传动系统动力学简化模型
J1 Mf M阻 J2
接合套转速低于接合齿圈转 速，接合套受到的阻力矩与从动 部分作用于同步环的摩擦力矩方 向一致，有利于同步器同步；如 果接合套转速高于接合齿圈转速， 不利于同步器同步。
1
2
ig
M
调速策略 接合套转速低于接合齿圈转速
J1 Mf J2
开始
目标档位 挂档 发出电机自由模式指令 否 电机输出转矩=0 是 摘档 否 由传感器信号判断是否到空挡位 是 驱动电机调速 否 调速度是否完成 是 摘档是否完成 是 否 调速度是否完成 是 继续摘档 否 恢复驱动电机转矩 由传感器信号判断档位是否挂上 是 否
结束
换挡过程控制策略
换挡过程的控制策略主要体现为对驱动电机的调速控制和对换 挡执行机构的速度控制
两挡 4.868 7.599 133.35
最大爬坡度(%)
ECE耗能（kJ） 能量消耗率(kWh/100km)
≥25
470.8 12.86
≥25
448.6 12.24
续驶里程(km)
95.85
100.60
两挡传动系统，电机峰值功率降低了8.57%，最大转矩降低了8.50%，最高转速减小了 25%以上（<4500rpm）。
纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器结构设计
纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器结构设计【摘要】本文主要讨论了纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器结构设计，通过引言部分介绍了研究背景、研究意义和研究目的。
在正文部分分析了纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器的基本原理、齿轮箱设计、行星齿轮系统设计、动力传递系统设计和结构优化设计。
结论部分归纳了纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器结构设计的重要性，探讨了未来发展方向，并对研究内容进行了总结。
该研究对提高纯电动汽车的性能和节能环保具有重要意义，为未来的汽车工程技术发展提供了有益的参考。
【关键词】纯电动汽车，两挡，行星齿轮，自动变速器，结构设计，基本原理，齿轮箱设计，动力传递系统设计，结构优化设计，重要性，未来发展方向，总结。
1. 引言1.1 研究背景现在汽车已经成为人们日常生活中不可或缺的交通工具，而随着全球对环境保护和节能减排的重视，纯电动汽车逐渐成为汽车行业的发展趋势。
而纯电动汽车的自动变速器作为其关键部件之一，对其性能和效率起着至关重要的作用。
对纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器的结构设计进行研究和优化，将有助于提高纯电动汽车的性能和驾驶体验，推动纯电动汽车技术的发展和普及。
本文将深入探讨纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器的结构设计原理及优化方向，为纯电动汽车的发展提供参考和指导。
1.2 研究意义纯电动汽车是未来汽车发展的趋势，具有零排放、低噪音和高效率的特点，因此受到越来越多消费者的青睐。
而自动变速器作为汽车的重要组成部分，对于提升驾驶舒适性和能效性起着至关重要的作用。
纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器结构设计的研究意义在于，可以提高变速器的效率和可靠性，进一步提升纯电动汽车的整体性能。
通过对变速器结构进行优化设计，可以实现更顺畅的动力传递，减少能量损失，延长汽车的使用寿命。
优化设计也可以减少零部件的磨损和故障率，降低维护成本，提高汽车的可靠性和稳定性。
在当前环保和节能的大环境下，纯电动汽车的发展已经成为汽车行业的主流趋势。
电动汽车两挡减速器工作原理解析
电动汽车两挡减速器⼯作原理解析由于⼯作特性要求，车辆需求动⼒源在低速时输出⼤扭矩，⾼速时输出恒功率，传统内燃机输出特性⽆法与车辆直接匹配，需要匹配⼀个多挡变速器满⾜车辆需求。
对于纯电动汽车⽽⾔，由于电机具有与传统内燃机不同的⼯作特性，在低速时能够输出⼤扭矩，⾼速时能够输出恒功率，因此电机特性能够基本与车辆需求吻合，⽆需增加多挡变速器，只需增加⼀个单级减速器或者两挡变速器即可。
单级减速器⽅案传动效率⾼、资源丰富、开发难度⼩，基本可以满⾜中⼩型纯电动整车要求，⽬前量产车型⼤多采⽤固定速⽐的减速器，但是单级减速器⽅案需求电机扭矩较⼤、转速较⾼，⽆法有效控制电机运⾏状态。
两挡变速器⽅案可减⼩电机输出扭矩，降低电机体积和成本，优化电机运⾏状态，但两挡变速器增加了换挡机构，结构较复杂，效率稍低，需重新开发。
电驱动系统技术发展趋势多挡化：现有电机特性很难满⾜所有⼯况下的整车动⼒性、经济性需求，搭载多挡变速器可以多挡化：有效调节电机的输出表现。
⾼速化：通过提⾼电机的⼯作转速，采⽤适当的变速系统及控制策略，可以使回馈制动的允许⾼速化：范围拓宽，从⽽适应更多⼯况，使整车节能更加有效，提⾼续驶⾥程。
⽬前很多主机⼚的驱动电机最⾼转速已达14000rpm以上，随着驱动电机⾼速化的发展，电动汽车变速器的⾼速化也将成为⼀种趋势。
模块化：模块化：电机、变速器、控制器集成⼀体，使整车结构更紧凑、性能更优异，便于控制和降低成本。
模块化机电耦合传动系统的集成设计和管理控制是电动汽车动⼒传动系统的发展⽅向。
电动汽车单挡减速器存在的问题动⼒性问题：单⼀速⽐设计，低速起步加速性、⾼速巡航速度以及爬坡度等性能不能兼顾动⼒性问题：经济性问题：电机⾼效⼯作区间有限；电池电量有限，⾼速⾏驶时车辆耗电量显著增⼤，单⼀经济性问题：速⽐导致制动能量回收效果⼀般舒适性问题：尤其是车速≥80km/h，动⼒加速表现薄弱，影响驾驶员主观感受舒适性问题：安全性问题：⾼速超车时，不能有效提升驱动加速度，⾏驶安全⽋佳；部分减速器缺少传统燃安全性问题：油车P挡驻车功能可靠性问题：电机⾼转速⼯作时，对电机热管理、NVH、密封性等有很⼤挑战；减速器⾼速运可靠性问题：⾏时，对齿轮加⼯⼯艺、轴承寿命、摩擦磨损润滑等也提出很⾼要求▲某两挡箱两挡变速器技术亮点动⼒性提升：减⼩百公⾥加速时间；提⾼最⾼车速；保证最⼤爬坡度经济性提升：利⽤速⽐调节，扩⼤电机⾼效区间，降低电机⼯作转速；优化换挡策略，增⼤低速挡速⽐，利于扩展制动能量回馈范围，增加电池续航⾥程舒适性提升：全电控操作，⼀挡起步、⾼速⾃动换挡，驾驶平稳；⾼速⼯况下，巡航、超车、NVH性能有保证安全性提升：⼆挡⾼速⾏驶时，利⽤降挡加速超车，保证⾼速下的⾏驶安全；具有P挡驻车功能，保证静⽌状态下的车辆安全驻车▲某两挡箱两挡变速器的换挡平顺性问题在车辆换挡过程中，变速器输出轴扭矩的变化并不是连续的：1. 在处于原挡位阶段，车辆的冲击度取决于电机输出扭矩的变化率2. 摘空挡阶段，⽆冲击3. 同步阶段，取决于同步器摩擦⼒矩4. 挂上⽬标挡位后，车辆冲击度依然取决于电机输出扭矩的变化率。
纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器结构设计
纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器结构设计【摘要】本文主要探讨纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器的结构设计。
在我们将介绍研究背景、研究目的和研究意义。
在我们将从电动汽车变速器概述入手，深入介绍行星齿轮自动变速器原理，重点讨论纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器设计要点和结构设计优化，最后进行性能测试与验证。
在我们将评估设计方案的可行性，展望未来研究方向，并对整个研究进行总结。
通过本文的研究，我们旨在提高纯电动汽车的传动效率和性能，推动电动汽车技术的发展和应用。
【关键词】纯电动汽车、两挡行星齿轮自动变速器、结构设计、设计优化、性能测试、可行性、未来展望、结论总结1. 引言1.1 研究背景随着环境污染问题日益严重和对能源消耗的担忧加剧，传统内燃机汽车逐渐不再适应当今社会的需求。
新能源汽车成为了解决这些问题的重要方向之一。
在众多新能源汽车中，纯电动汽车由于其零排放、低噪音等优点逐渐受到消费者的青睐。
纯电动汽车的发展离不开先进的变速器技术。
传统汽车一般采用机械液力变速器或自动变速器，在纯电动汽车中，对变速器的性能、体积、重量等方面提出了更高的要求。
研究并开发适用于纯电动汽车的新型变速器至关重要。
本文旨在探讨纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器的结构设计，通过对其原理和要点进行深入研究，为纯电动汽车变速器技术的发展提供新的思路和方法。
本研究有望为纯电动汽车的性能提升和市场应用打下坚实的基础。
部分为本文研究提供了必要的背景和动机，也为后续内容的展开奠定了基础。
1.2 研究目的本文旨在通过对纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器结构设计的研究，探讨其在电动汽车领域中的应用以及优化方向。
具体研究目的包括以下几点：通过深入分析和研究电动汽车变速器的概念和原理，探讨行星齿轮自动变速器在纯电动汽车中的作用和意义，进一步完善电动汽车的整体性能。
通过研究设计了解纯电动汽车两挡行星齿轮自动变速器的设计要点和结构特点，分析其与传统汽车变速器的不同之处，为纯电动汽车变速器的优化提供参考。
比亚迪纯电动汽车的工作原理与故障诊断
从配电箱一路流向电机控制器的电量，由主控ECU根据驾驶员操作 信息（接收加速踏板角度传感器和挡位控制器的信号）控制着电机控制 器的工作，电机控制器主要控制流向电机的电量大小，以及控制电机正 反转来驱动车辆前进或后退。
（2）DC/DC变换器：负责将330 V高压直流转低压提供给车载低压用 电设备，如蓄电池、EPS等。
知识目标 1.了解比亚迪纯电动汽车的结构和工作原理。 2.理解比亚迪纯电动汽车的故障诊断方法。
能力目标 1.能在现场掌握比亚迪纯电动汽车的结构及工作
原理。 2.能在现场掌握比亚迪纯电动汽车故障的诊断方法。
内容：
一、比亚迪纯电动汽车动力系统组成及运行 二、比亚迪纯电动汽车高压电池系统故障诊断 三、比亚迪纯电动汽车电力驱动系统故障诊断 四、比亚迪纯电动汽车充电系统故障诊断 五、比亚迪纯电动汽车其他故障诊断
本模块以比亚迪汽车生产的E6纯电动车型为例，详细介绍比亚迪纯 电动汽车的动力系统的结构及原理
比亚迪E6纯电动汽车动力系统结构及原理（前驱系统）如图5-1所示 。比亚迪E6整车动力系统的能量传递路线如图5-2所示。
电动汽车动力系统主要由控制模块、动力模块和高压辅助模块三大 模块组成。
（5）托盘1个
0 Ah；
（4）一次充电65 kW·h
注：标称电压=单体标称电压×单体数量；综合工况下续驶里 程超过300 km。
电池单元的安装位置如图5-5所示。
③应急维修开关。应急维修开关是电动车辆中一种常用的手动操作 设备，用于使电动车辆紧急断电，从而对车辆进行维修及更换零部件等 。应急维修开关的位置如图5-6所示。
（6）动力总成（电池包）：动力总成作为提供整车动力能源的设 备，根据电池种类的不同可分为锂电池、镍氢电池和铅酸类电池。
汽车变速器简介及功能原理介绍
根据车辆行驶状态和驾驶者意图，控制变速器换挡电磁阀的动作， 实现挡位的切换。
故障诊断
控制系统具有故障诊断功能，可实时监测变速器的工作状态，发现 异常时及时报警提示。
04
汽车变速器结构与组成
齿轮机构
齿轮种类
汽车变速器包括直齿、斜齿、曲线齿等多种类型的齿轮。
齿轮材料
变速器齿轮通常采用高强度钢制造，如20CrMnTi、20Mn2TiB 等。
使驾驶者更好地控制车辆。
稳定性
变速器的稳定性对于驾驶体验至 关重要。稳定的变速器能够保证 车辆在各种工况下的平稳运行。
03
汽车变速器原理
齿轮传动原理
齿轮传动
通过一对齿轮的啮合，将 输入轴的转速和扭矩传递 到输出轴。
齿轮比
通过改变齿轮的齿数比， 实现输出轴转速和扭矩的 变化。
传动效率
齿轮传动的效率取决于齿 轮的润滑、齿面粗糙度等 因素。
随着技术的不断进步和市场需求的不断变化，汽车变 速器的竞争格局也将不断变化。一些具有技术优势和 品牌影响力的企业将在市场中占据主导地位，而一些 缺乏竞争力的企业将被淘汰。
不断增长的市场需求
随着全球汽车市场的不断增长，汽车变速器的市场需 求也将不断增长。特别是随着电动汽车市场的快速发 展，对高性能、高效率的变速器的需求将更加迫切。
油路系统与冷却系统
油路系统
通过油泵将润滑油输送到各摩擦表面，实现润滑作用。
冷却系统
通过循环冷却液将变速器产生的热量带走，防止过热损坏。
05
汽车变速器性能特点与优 化建议
变速器性能特点
1 2 3
齿轮设计
汽车变速器性能的一个关键因素是齿轮的设计。 优秀的齿轮设计能够提高变速器的效率和性能， 同时降低噪音和磨损。
新能源电动汽车两档变速器的设计与实现
新能源电动汽车两档变速器的设计与实现一、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，变速器作为关键构件，直接影响整车性能。
为了使电动汽车驱动电机的效率得到提升，对固定速比电动汽车进行改动，采用两挡传动比方案，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升。
主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、整车基本参数基于传统微型车对电动汽车进行研究，保留原车悬挂系统，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人/川2，空气阻力系数0.31.根据国标GB/T 28382—2012标准及市场定位，整车动力性指标如下：30 min最高车速〉80 km/儿最大爬坡速度＞20%, 4%坡度的爬坡车速〉60 km/h,12%坡度的爬坡车速〉30 km/儿工况法行驶里程〉100 km。
2、驱动电机参数确定对电机进行选择时，要确保电机最大限度地工作在高效区，同时也要考虑电池组的峰值放电倍率。
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，对加速阻力忽略不计，设风速为0，那么电机的输出功率即为尸二1 （第g/OOx I Q加；J 1 一名13 600 76 140 ）IP1为最高车速时驱动功率；nt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标准，选择100 km/h车速，根据式（2）, 计算结果为0.015 24,代入式（1）,计算结果为P1=13.2kW。
如果车速符合国家标准规定的不低于85碗勺，那么电机的功率还可以选择更小的。
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纯电动汽车变速器原理
纯电动汽车的变速器原理与传统的内燃机汽车有所不同。
传统的内燃机汽车因为需要控制引擎的转速和提供合适的扭矩，因此需要使用变速器来改变转速和扭矩输出。
而纯电动汽车的电机具有自身的控制能力，可以直接输出所需要的扭矩和功率，因此不需要复杂的变速器系统。
传统汽车中的变速器是由多个齿轮组成的复杂机械结构，这些齿轮通过传动轴和离合器连接到引擎。
不同的齿轮比例可以产生不同的传动比，从而实现不同的车速和加速度。
但是，纯电动汽车的电机转速已经非常高，可以直接输出高扭矩，因此不需要使用复杂的齿轮系统。
纯电动汽车的电机是由发电机和控制系统组成的，通过电池向电机供电。
电机的控制系统可以实时调整电流和电压，从而控制电机的输出功率和扭矩。
在需要改变车速和加速度的情况下，电机控制系统会根据车速和转速的变化来调整电流和电压，从而实现车速的调整。
同时，纯电动汽车还有一种叫做换挡器的装置，可以控制电机的输出功率和扭矩。
换挡器可以将电机分成两个或多个部分，从而实现不同输出功率和扭矩的组合。
换挡器可以进一步提高纯电动汽车的能效，同时提高汽车的性能和驾驶舒适性。
总之，纯电动汽车不需要传统的变速器系统，电机控制系统和换挡器可以灵活地调整车速和加速度，同时提高汽车的能效和驾驶舒适性。