電動(dòng)車輛通用變速技術(shù)研究建設(shè)項(xiàng)目建議書(已修改)
2025-07-06 15:23 本頁面
【正文】 一、 本項(xiàng)目研究開發(fā)的目的、意義及必要性汽車作為第二次工業(yè)革命的重要產(chǎn)物，給人們的生產(chǎn)生活方式帶來了革命性的變化，隨著汽車保有量的增加，汽車行駛速度的不斷提高，高速公路網(wǎng)絡(luò)的日益發(fā)達(dá)，轎車進(jìn)入家庭的范圍不斷拓展，極大改善了人們的生活，擴(kuò)大了人們的活動(dòng)半徑，適應(yīng)了現(xiàn)代化工業(yè)的需要，同時(shí)也緩解了由于工業(yè)化和城市化帶來的弊端。在汽車工業(yè)促進(jìn)世界經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的同時(shí)，能源與環(huán)保日益成為汽車工業(yè)繼續(xù)發(fā)展的焦點(diǎn)問題。人們在享受汽車文明的同時(shí)，也必須面對(duì)它帶來的負(fù)面影響：環(huán)境污染問題和石油能源危機(jī)問題。用電動(dòng)汽車代替?zhèn)鹘y(tǒng)車輛是大家公認(rèn)的最有前途的解決方案。近些年來，純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力車輛越來越多的得到應(yīng)用，這對(duì)車輛工程設(shè)計(jì)和研究帶來了更大的挑戰(zhàn)。例如，全電驅(qū)動(dòng)車輛，可采用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)分布式設(shè)計(jì)的思路，在這種情況下，傳統(tǒng)車輛所必須的變速器，離合器等幾乎處于一種可舍棄的狀態(tài)。但與傳統(tǒng)車輛相同，電動(dòng)車在滿足人們出行、運(yùn)輸?shù)男枨髸r(shí)，也將面臨爬坡、高速、低速巡航、停車怠速、加速?zèng)_刺等多種工況的需求，而驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為原動(dòng)機(jī)必然存在高效工作區(qū)域和并不理想的區(qū)域，其外特性并不能涵蓋整車所有工況的需求。這樣，變速器等部件似乎并不能舍棄。對(duì)于無人特種車輛，其面對(duì)的路況更復(fù)雜，工況更多。無人特種車輛由于實(shí)現(xiàn)了無人化，其整車整備質(zhì)量的決定因素只取決于需要完成的任務(wù)和機(jī)動(dòng)性指標(biāo)的高低，從整車整備質(zhì)量這個(gè)角度來看，無人特種車輛存在差異化大、整車噸位覆蓋范圍寬的特點(diǎn)，這樣，傳統(tǒng)車輛的變速裝置很難涵蓋整個(gè)系列范圍，同時(shí)，傳統(tǒng)的變速裝置也需要進(jìn)行無人化改造。本項(xiàng)目研究開發(fā)的目的是針對(duì)電驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)，綜合考慮電動(dòng)汽車、無人電動(dòng)特種車輛的動(dòng)力特性需求，開發(fā)一種具有通用變速原理的變速裝置，并對(duì)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)條件下的整車動(dòng)力性能、驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)效率展開研究。通過本項(xiàng)目的研究，將極大地提升現(xiàn)有電驅(qū)動(dòng)車輛的動(dòng)力特性，增加其面對(duì)多種工況的應(yīng)對(duì)策略，降低車輛的平均能耗水平。這種通用技術(shù)涵蓋范圍較廣，對(duì)用于電動(dòng)車輛的情況，該項(xiàng)技術(shù)可以取代傳統(tǒng)車輛的變速箱，降低整車成本，同時(shí)并不影響整車的動(dòng)力品質(zhì)；對(duì)應(yīng)與于特種無人化車輛而言，該項(xiàng)技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，降低車輛無人化底盤適應(yīng)性改造的難度，同時(shí)保證了特種無人化車輛了面對(duì)需要通過復(fù)雜障礙時(shí)的驅(qū)動(dòng)力需求。正如開篇所介紹的那樣，電機(jī)作為車輛的驅(qū)動(dòng)原動(dòng)機(jī)雖然具有很多優(yōu)勢，但車輛所具有的多工況使用的特性對(duì)最終執(zhí)行元件（車輪）的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等方面的要求涵蓋范圍非常寬。傳統(tǒng)車輛的解決之道是在原動(dòng)機(jī)與最終執(zhí)行元件（車輪）之間加裝變速裝置。但電動(dòng)機(jī)畢竟在輸出特性上與發(fā)動(dòng)機(jī)不同，同時(shí)成品的變速箱多針對(duì)較大噸位的傳統(tǒng)車輛設(shè)計(jì)，存在變速范圍冗余，價(jià)格昂貴、不利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操縱等缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)限制了其在電動(dòng)車、特種無人電驅(qū)動(dòng)車輛方面的應(yīng)用，因此對(duì)于電驅(qū)動(dòng)環(huán)境下通用變速技術(shù)的研究就變得十分必要。二、項(xiàng)目所屬領(lǐng)域研究開發(fā)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及項(xiàng)目建議單位現(xiàn)有基礎(chǔ)、優(yōu)勢項(xiàng)目所屬領(lǐng)域?yàn)殡妱?dòng)車輛動(dòng)力傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。目前的研究開發(fā)多針對(duì)電動(dòng)車輛為主，并未涵蓋特種無人電驅(qū)動(dòng)車輛領(lǐng)域，更沒有提高到通用變速傳動(dòng)技術(shù)的高度。根據(jù)電動(dòng)機(jī)在車輛布置位置的不同，電動(dòng)車輛可分為集中式電驅(qū)動(dòng)車輛和分布式電驅(qū)動(dòng)車輛兩種形式，分布式電驅(qū)動(dòng)車輛的技術(shù)思路是將驅(qū)動(dòng)電機(jī)直接或更接近地布置在執(zhí)行元件（車輪），目前的主要研究方向是：l 輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)；l 轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)制動(dòng)一體化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)；l 固定減速比條件下的動(dòng)力匹配研究。這個(gè)技術(shù)思路以取消傳動(dòng)環(huán)節(jié)為主要特征，但因存在以下缺點(diǎn)，目前發(fā)展困難：l 直驅(qū)或固定減速比無法滿足車輛多工況行駛的要求；l 車輛的非彈載質(zhì)量增加，車輛平順性變差；l 轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)制動(dòng)一體化設(shè)計(jì)困難，造成全驅(qū)車輛轉(zhuǎn)向功能實(shí)現(xiàn)困難；l 車輪驅(qū)動(dòng)需要考慮協(xié)調(diào)性及轉(zhuǎn)向工況下的電子差速；l 驅(qū)動(dòng)分布布置造成原動(dòng)機(jī)功率密度較低，同時(shí)極限工況下的熱管理變得困難。集中式電驅(qū)動(dòng)車輛整個(gè)傳動(dòng)系的布置與傳統(tǒng)車輛基本相同，在目前電動(dòng)車技術(shù)和產(chǎn)品尚未成熟的大背景下，目前的研究方向主要有以下2條：1. 對(duì)現(xiàn)有車輛變速箱的適應(yīng)性改造；北京理工大學(xué)在其承研的純電動(dòng)客車課題，在對(duì)整車行駛工況進(jìn)行動(dòng)力匹配分析的基礎(chǔ)上，得出結(jié)論，即使對(duì)于在城市運(yùn)營環(huán)境的公交車輛，其最高行駛車速和最
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