钟华 孙建 沈祖英 沈晓春
摘 要：传统燃料汽车在使用过程中，由于燃料燃烧不足，会产生大量有害气体，对环境造成极大污染。为了更好地解决当前日益严重的环境污染问题，在满足人们出行需求的同时，电动汽车应运而生。它以电动机驱动轮的形式，有内燃机和蓄电池两种动力源，可以有效减少各种有害气体的排放。在电动汽车的研发过程中，电动驱动系统的设计与开发至关重要。基于此，本文先是阐述了新能源汽车的概况和现状问题，再从电动汽车电气传动系统的基本要求和电动传动设备在电动汽车中的布置方式这两个角度出发，对电气传动系统进行了研究与分析。
关键词：电动汽车;电气传动系統;机电一体化
1 新能源汽车概述
我相信新能源的概念深深植根于人们的头脑中，最常见的是风能和太阳能，新能源汽车是指其能源系统不使用传统能源的汽车。例如纯电动和混合动力汽车，燃料电池汽车的主要优点是具有良好的燃料经济性和减少废气排放。不会对环境造成污染，在运行过程中不会产生较大的噪声，纯电动汽车是一种依靠动力电池提供驱动动力的汽车，与其他两种车型相比，该车型的技术更加成熟，要求也相对简单，只要有电力，它就能起作用。
2 传动系统技术的发展现状
2.1 单电机传动系统传动
目前，纯电动汽车传动系统是一种单引擎传动系统，与内燃机车的设计有许多相似之处。由于它与内燃机车的设计有太多相似之处，所以结构相对稳定，在原生产线上易于生产。
在电动汽车运行的背景下，单引擎系统对发动机功率的要求很高，因此也会增加发动机的尺寸，增加质量的重量，因为这在一定程度上限制了清洁电动汽车的发展。但现在对车辆性能的要求已不再简单和成熟，而是能够满足生活的需要。
2.2 主电机+轮毂电机传动
与单引擎系统相比，控制系统的组成更为复杂：它由两个轮毂电机、一个电机控制器、主减速器和变速箱。
主发动机+发动机推进系统支撑新能源汽车，新能源汽车发展的关键在于主发动机，主发动机能够为电动汽车的运行提供足够的动力，无论汽车是在加速还是在减速，动力也来自后轮的两个轮毂发动机。主机+推进系统采用前轴作为推进装置，为了提高备用功率，可采用电动汽车的两轮往复电机作为辅助发动机，并能有效解决后发动机相对恶劣环境下的热变形问题，如温度、水、灰尘等。
2.3 双电机双轴驱动纯电汽车
纯电动汽车驱动系统是将纯电动汽车的前后轴结合起来，采用发动机与驱动轴相结合的新型组合推进系统，其中发动机、调速器与驱动轴构成一个整体，三轴构成一个平行关系，这使得驱动系统结构非常紧凑。
使用两台发动机的目的是为了在相同的车辆载荷下有更高的运行效率。两轴驱动可以充分利用整车的附着力，显著提高车辆附着力的利用率。缩短了电动汽车的制动距离，提高了汽车的能量回收速度。
3 传动操作系统中常见的问题
3.1 车桥转动不方便
目前我国重型机械的驾驶情况很多，这些重型机械车辆的驾驶存在一定的困难和挑战，很可能会使驾驶变得更重、更难控制，驾驶员在驾驶过程中非常繁琐，很难再回到原来的状态然而，重型机械车辆车轴转向沉重的问题和原因很多，既有由于转向铁故障造成的，也有由于升降机牵引位置造成的，甚至还有其他类型的原因和问题。
3.2 变速器经常可能出现乱档和跳档的情况
这种情况和问题很可能是车辆在行驶过程中切换后出现的，或者是在驾驶员换挡时工作不容易，换到更合适的档位也不容易，换挡后甚至很容易转向。产生问题的原因大多是由于换档、安全问题和出口轴的缺陷;车辆的道路安全可能直接影响驾驶员的安全和乘客的人身和个人物品;如果车辆在高速公路上行驶时出现变速器和变速器错误，则有可能影响行车安全稳定，对有关人员构成重大威胁。
3.3 在进行直线行驶过程中汽车车桥存在跑偏的问题
在进行重机车辆的直线安全行驶过程中，行车驾驶员应该牢牢把控住驾驶方向盘，才可以安全正常的运行和驾驶，如果不慎在操控方向盘时出现一些放松的情况，重型机车就可能会存在着直线跑偏的情况，非常不利于驾驶员对于车辆的顺利使用。这类相关的问题和情况形成原因也是多种多样的，如果不经过更加专业和合格的安全监测，就无法轻易进行判断，特别是车辆左右轮的外倾角角度存在不同以及前轮轴承的维修调理不够合格的情况等。
3.4 汽车驾驶中存在的车桥摆阵问题
目前，我国交通形势十分复杂多变，机动车在高速公路上行驶的频率和范围都很高，而安全车辆对速度和机动性的要求也在不断提高，但目前我国生产的许多车辆在高速公路安全行驶过程中可能存在轴移问题和情况，即车辆可能出现不稳定、前瞻性强的情况，这可能取决于轮胎的安全性和质量、车轮磨损等因素，这将给整个驾驶过程带来非常严重的安全问题。
4 电动汽车电气传动系统的基本要求
汽车在运行的过程当中经常需要面对比较复杂的路况，它们既需要在高速公路上飞驰，又需要能够面对上下坡、临时超车、紧急刹车等情况，同时还需要能够适应雨雪等恶劣天气。无论在什么样的条件下，车辆在运行的过程当中都要承受道路的颠簸与振动，确保驾驶人与乘坐人的安全。对于电动汽车来说，电气传动系统代替了传动燃气汽车的机械推进系统，电池则代替了汽油来为车辆的运行提供能源。电动汽车需要在满足少排放目标的基础上，实现上述的各种目标。这对电气传动系统提出了更高的要求。
4.1 对转矩的要求
基速以下比较大的转矩需要能够适应车辆在运行过程当中快速启动的要求，同时还需要满足车辆在运行过程当中的加速、负荷爬坡以及频繁起停的要求。而基速以上比较小的转矩则需要满足恒定功率的要求，这样才能使车辆以最高的速度在高速公路上行使，同时可以满足车辆随时超车的要求。
4.2 对系统保障的要求
电动汽车电气传动系统的操纵性能需要与司机平时的驾驶习惯相适应，确保驾驶员在使用的过程当中能够平稳运行，乘客的乘坐环境比较舒适。与此同时，当电气传动系统出现失效情况的时候，能够确保车辆运行的安全性。比如在电压命令信号线、电流反馈线或者位置检测线出现了断路或者断路的时候，电气传动系统能够及时发现这些事故，能够立即切断电机的电源。从而避免引起车辆的振荡、给驾驶员和乘客带来不良的影响。
4.3 对转矩和转速运行范围内效率的要求
为了更好地满足车电动汽车的实际运行需要，电气传动系统的转矩与转速运行范围内效率需要满足一定的要求，这样才能使电池在一次性充电之后行使更长的距离。目前电动汽车电池的续航能力仍然是需要解决的重要问题，只有开发比能量更高的新型电池才能解决这个问题的主要办法。与此同时，还需要进一步减低电气传动系统的损耗率，提高能源的利用率。
4.4 其他要求
为了避免在使用过程当中出现频繁维修的情况，同时也为了更好地抵抗在使用过程当中出现的颠簸与振动，电机与电控装置的结构应该比较坚固，体积要盡可能小、重量也要尽可能轻。与此同时，目前电动汽车的价格还比较贵，这成为了人们购买电动汽车的重要顾虑，因此为了解决这一问题，电动汽车单位功率的系统设备价格要尽量降低。
5 电气传动设备在电动汽车中的布置方式
目前的电动汽车主要有传电动汽车与复合动力电动汽车这两大类。下面对这两种电动汽车电气传动设备的布置方式进行分析。
5.1 纯电动汽车的电气传动设备的布置方式
第一是单台电机的情况，在运行的过程当中主要是通过减速机与差动齿轮来驱动前后轮轴的。第二种是两台电机的情况，它们主要是共同通过减速机和差动齿轮来进行驱动的。也有二者分别驱动减速机和差动齿轮的情况。第三种是车轮的电机可以直接进行驱动。通常来说，电机会直接装在车轮的轮箍内，与车轮成为一体。这种情况下电机可以直接作为外转子式，不需要减速带。也有很多电机会作为带减速带的紧凑型结构，这需要根据实际情况进行设计。
5.2 符合动力电动汽车的电气传动设备布置方式
第一种是串联复合式。串联复合式的作用原理是电机通过减速机与差动齿轮来驱动前后轮轴，燃油发动机与交流发电机被独立安装在系统当中。第二种是同轴并联复合式。电机依然是通过减速机和差动齿轮来实现对轮轴的驱动，而燃油发动机则是通过自动离合器与电机实现同轴安装的。第三种是异轴并联复合式。这种形式的电气传动设备的前后轮轴是由不同的能源所驱动的，在实际运行的过程当中可以根据情况进行自动交替。最后一种是小电机同轴复合式。小功率的电机会直接安装在发动机的曲轴上，小容量的电池组可以为电机的运行独立供电。
6 结语
总的来说，近年来各种新型电池的研发与复合动力电动汽车的应用推动了电动汽车的发展。为了更好地满足汽车运行的需要，为驾驶员和乘客创造良好的使用环境，对电气传动系统的发展与完善是十分重要的。在布置传统设备的时候，需要根据实际需要选择合适的方式，为电动汽车的运行提供根本保障。
参考文献：
[1]李文兵，陈小安，王朝兵.定日镜传动系统的动态传动精度分析[J].机械工程与技术，2012，1（03）：24-29.doi：10.12677/MET.2012.13005.
[2]佚名.一种电动车传动系统[J].电动车，2018，（10）：39.
[3]郭畅，范英杰，金成哲.齿轮齿条传动系统的运动学及动力学仿真分析[J].机械工程与技术，2016，5（03）：265-271.doi：10.12677/MET.2016.53031.
[4]雷勇.基于196MC的光伏电动车控制系统设计[J].软件工程与应用，2012，1（01）：7-11.doi：10.12677/sea.2012.11002.
[5]郑英三，李翔飞.中国高速列车牵引传动系统比较分析[J].交通技术，2014，3（03）：63-71.doi：10.12677/OJTT.2014.33010.
