【纯电动物流车两档变速箱传动比参数设计12000字（论文）】

纯电动物流车两档变速箱传动比参数设计摘要：随着城市化发展程度的不断提高和城市物流、配送产业的快速发展，对城市物流车的需求日益扩大，纯电动物流车由于零排放、低耗能等优势成为市场的首选车型，并得到国家的大力推广与支持。本文对纯电动物流车两档变速箱传动比参数进行设计，根据纯电动物流车整车参数、设计性能指标，进行驱动电机选型与参数匹配，重点是结合实际变速器参数，在计算得出的传动比范围内对数值进行选择，最终确定两档变速器的传动比，从而改善改善纯电动物流车的动力性和经济性。关键词：纯电动物流车；两档变速箱；传动比；参数设计目录TOC\o"1-3"\h\u173451绪论 绪论日前，由于互联网行业的飞速发展，物流行业的工作范围不再拘泥于传统形式，而是逐渐走入每个人的生活，逐渐与每个人息息相关。资料显示，越是交通发达的国家，汽车尾气排放的污染物越严重。从数据上来看，汽车尾气排放量已占大气污染源的85%，根据预测，未来石油使用的年限仅有几十年。在这种情况下，必须开发新能源才能促使能源永续利用，所以纯电动汽车应运而生。纯电动汽车的优点主要有：（1）几乎无污染，噪声较小。纯电动汽车行驶时不会有内燃机汽车工作时产生的一些污染气体，十分有益于环境的保护和空气的洁净。并且电机噪音相对于内燃机要小很多，噪音在如今生活中也逐渐成为污染的一部分；（2）单一的能源。相对于传统汽油车和混合动力汽车来说，纯电动汽车使用的是单一的电能源，电动系统更为简化，降低了成本；（3）结构较为简单，维修时会更方便。纯电动汽车的结构较传统内燃机汽车来说更为简单，传动等方面部件更少，不管是维修还是保养的工作量都会小很多；（4）能量转换的效率更高。纯电动汽车可以回收制动、下坡时的能量，提高能量的利用效率，有关方面的研究显示，纯电动汽车的能源效率已经超过传统的内燃机汽车。尤其纯电动物流车需要在城市运行，城市运行时会存在走走停停，行驶速度不高等情况，这个时候纯电动汽车更加合适。纯电动汽车是典型的零排放车，许多清洁的可再生能源都可以高效的转化成电能，大力发展电动汽车可以使汽车行业真正成为一个可持续发展的产业。我国纯电动物流车主要应用于邮政、快递、电商和商超配送等短途城市物流配送市场，这几年来，我国快递业务量一直呈高速增长的态势。这种增长的态势为具有零排放和适合短途配送的特点的纯电动物流车带来了巨大的市场机会。城市配送是物流链条中最后一公里的配送，在整个供应链环节中起着极为重要的作用。但是传统燃油车对城市的环境带来了极大的污染，绝大部分城市对货车进城的时间和区域都有严格的限制。纯电动物流车具有零排放、使用成本低的显著优点，逐渐成为政府大力推广的一种新型交通工具，在城市物流行业得到广泛应用。目前纯电动物流车多数是通过传统燃油汽车改装后生产的，在选择动力系统部件时，只是以满足动力性和续航里程要求进行基础匹配，并没有到达最优匹配，造成能量利用率低，影响整车的经济性表现。纯电动物流车在控制策略方面目前大多停留在实现一些简单功能上，并且其中的部分控制策略在设计过程中并没有充分考虑纯电动物流车在实际使用过程中的特点，导致控制效果不理想。纯电动物流车通常采用固定速比减速器，导致驱动电机经常工作在低效率区域，增加了电能消耗，降低了整车续驶里程，同时提高了对驱动电机的性能要求。作为传动系统的主要部分，变速器的研究一直是改善电动汽车性能尤其是经济性能的主要部分。采用两档变速器，从动力性来讲，低速档可以获得更大的驱动转矩，高速档可以获得更高的最高车速；从经济性来讲，可以扩大电机高效区的范围，有效提高整车效率，延长续驶里程。因此，合理计算和选择变速器的传动比，对于改善纯电动物流车的动力性和经济性，具有重要意义。本文以纯电动物流车两档变速器为研究对象，根据整车参数和设计性能指标，通过理论计算确定变速器传动比的取值范围，并结合实际变速器参数匹配选择合适的变速器传动比，旨在改善纯电动物流车的动力性和经济性。

2纯电动物流车结构分析与参数匹配2.1纯电动物流车基本结构纯电动物流车的基本结构包括动力电池、驱动电动机、控制系统、传动系统、车辆底盘、车身和各种辅助设备等。相对于内燃机来说，纯电动物流车结构比较简单，但两者的动力系统有很大的不同，传统汽车的动力来源是内燃机，它提供汽车所需的动力，通过空气混合气燃烧做功产生动能，能量由飞轮输出，再由离合器、变速器和驱动桥传递，最后由驱动轮驱动汽车行驶。而纯电动物流车的能量来源于动力电池，动力由电机传递到传动系统，再传递到驱动轮。纯电动物流车的动力系统可分为：电力驱动子系统、能量子系统和辅子助系统。纯电动物流车动力系统工作原理见图2-1所示。其中，双线代表机械连接；粗箭头代表电气连接，箭头方向代表动力电源流向；细箭头代表控制连接，箭头方向代表控制信号流向。图2-1纯电动物流车动力系统工作原理示意图通过控制功率转换器，电子控制器可以根据来自刹车踏板或加速踏板的信号，调整能量源与马达之间的电流幅度和频率，使之相匹配，从而调整马达对传动装置的功率输出。由于制动时产生反向功率流，将再生能量存储于能源中，构成了一种电动汽车能量回收系统。在能量管理系统方面，它与整车控制器共同控制制动能量的回收和利用；能源管理系统和充电单元也负责监控能源的使用，控制对能源的充放电。其中的辅助子系统是通过辅助供能单元，为汽车空调、动力转向等辅助设备提供能量，使其正常工作。电力驱动子系统、能量子系统和辅子助系统通过控制信号协同作用，实现电动汽车的整车工作，每一系统的性能都会对整车性能产出影响。通常通过对动力系统部件参数进行合理匹配，达到提高整车性能的目的。由于受生产工艺和技术水平的限制，动力电池的初始性能就已经决定了整车性能（续航里程）能否有所提高。除此之外，能量管理系统通过对动力电池的科学管理，可最大限度的发挥电池性能，实现电池的高效利用，保障电池安全和寿命，提高整车的安全性和整车的运行效率。对于整车来说，电力驱动控制系统主要包括电力驱动模块、车载电源及车辆辅助模块。2.2纯电动物流车整车参数纯电动物流车是随着社会经济的发展而衍生出的一种专用车辆，其主要针对的是物流行业，采用电驱动形式作为车辆的动力源。调研结果显示车辆运输里程分布如图2-2，可以看出运输里程主要集中在300km以内。图2-2纯电动物流车物流运输里程分布结合纯电动物流车单日运距和国家及地区政府补贴政策，若纯电动物流车续航里程可以达到130km，对于整车生产制造而言，可以较大幅度的降低成本。根据城市工况、物流特点的分析结论，设定纯电动物流车最高车速为85km/h。由于纯电动物流车是在传统车型基础上适应性开发设计，因此整车主要尺寸参数与基础车型相比基本不变。纯电动物流车整车参数见表2-1所示。表2-1纯电动物流车整车指标参数名称参数值整车质量1350kg满载总质量2290kg外形尺寸4150mm*1620mm*1905mm迎风面积A5.9m²风阻系数CD0.7滚动阻力系数f0.016车轮滚动半径r0.375m主减速比4.875机械系统传动效率0.9纯电动物流车整车基本性能指标见表2-2所示。表2-2纯电动物流车整车基本性能指标参数名称参数值最高车速≥85km/h最大爬坡度≥25%0-50km/h加速时间≤10s等速行驶里程≥180km城市工况行驶里程≥130km2.3驱动电机参数选择驱动电机的性能直接决定了纯电动物流车整车性能。选择匹配的电机要能够满足车辆的最高车速、加速时间、最大爬坡度等要求。2.3.1电机选型驱动电机是纯电动物流车动力系统组成的重要部分。按照结构和工作原理可划分为：直流电机、异步电机、同步电机。按照运转速度又可分为：高速电机、低速电机、恒速电机和调速电机。对于纯电动物流车驱动电机的选择需要满足以下几个要求：（1）过载要求。纯电动物流车驱动电机需要有3~5倍的过载以满足短时加速或爬坡；（2）最高转速。纯电动物流车驱动电机能够提供的最高转速应能使汽车以4~5倍巡航车速行驶；（3）效率功率。纯电动物流车驱动电机应有较好的效率图（在大部分转矩和转速范围内都有较高效率），以延长续驶里程。除此之外还应有较高功率密度；（4）可控性能。纯电动物流车驱动电机要求稳态精度高、工作可控性高、动态性能好。目前，应用于纯电动物流车的驱动电机主要有：直流无刷电机、交流感应电机、永磁同步电机和开关磁阻电机。永磁同步电机相比于其它驱动电机，具有很多优点。其结构简单、体积小、质量轻的特点有利于电动车其它组成的布置。另一方面永磁同步电机的可控性能也较好。驱动电机优异的控制性能对于自动变速器的换挡控制过程十分关键。因此，选取电机类型为永磁同步电机。2.3.2参数匹配电机的动力特性曲线如图2-3所示，电动机工作区域分为基速以下恒转矩区，基速以上恒功率区，电机功率的匹配会影响到整车的动力性和经济性。若是设计的电机额定功率过小，则电机会长时间运行在过载工况下且严重影响电机的使用寿命；若是额定功率过大则电机不能保持在高效区工作，而且电机的质量和体积会增大，导致经济效益下降，因此合理匹配电机功率具有非常重要的意义。图2-3电动机转矩与功率外特性示意图（1）驱动电机功率在匹配计算中，通常先保证纯电动物流车所能达到的最高车速来初步确定电机功率。车辆在平坦良好路面上，以最高车速匀速行驶，坡度阻力和加速阻力为零，由功率平衡方程（2-1）可得：（2-1）式中：——车辆以最高车速行驶时所需驱动电机功率（kW）；m——整车质量（kg）；η——传动系统机械效率；f——滚动阻力系数；A——车辆迎风面积；——最高车速（km/h）；——风阻系数。经计算得出=32.57kW。（2）电机额定功率利用纯电动物流车运动学原理计算出纯电动物流车运行时的驱动力和行驶阻力平衡方程，得到在相应指标要求下的驱动电机需求功率限制值。常用车速就是车辆在稳定运行中出现频率最高持续时间最长且效果稳定的行驶速度。以常用车速行驶时，通过式（2-2）确定电驱动机的最小额定功率。（2-2）式中：——常用车速行驶时所需的电机功率（kW）；——车辆常用车速（km/h）。经计算得出=19.09kW。（3）电机峰值功率峰值功率是驱动电机可以短时间达到的最大功率，处于过载区，不能长时间在该工况下运行。电动机应保证纯电动物流车在某一最小车速（设计要求取17km/h）时能够爬上一定的坡度i，此时电动机所需峰值功率可由式（2-3）得出。（2-3）式中：——爬坡时电动机的峰值功率（kW）；i——所爬坡坡度（%）。经计算得出=45.16kW。（4）电动机功率的确定纯电动物流车驱动电机的功率应同时满足前三式的要求，所以驱动电机的功率应满足（2-4）、（2-5）两式。（2-4）（2-5）式中：——驱动电机功率峰值（kW）；——驱动电机的额定功率（kW）。（2-6）式中：——电动机的过载系数（一般取2～4）。在这里我们取电动机的过载系数为2，从而确定电机的峰值功率为40kW，额定功率是20kW。（5）电机转速电机转速的选择要考虑各方面的因素，过高转速，造成对生产工艺有过严格的要求，并对变速器中的轴承和齿轮具有较强的抗冲击和抗疲劳能力，增加了成本。同时还会增加机械损失，降低机械效率。电动机扩大恒功率区系数，是指电机最高转速和额定转速的比值范围。与电机转矩相关联，该系数越大，电机低速的转矩越大，车辆低速加速和爬坡能力就越强。但是，值过大，会造成功率损耗。因此2＜＜4。额定转速的计算为：（2-7）式中：——电机的额定转速（r/min）；驱动电机的最大转速（r/min）。经过分析最终选择了最高转速nmax＝1600r/min，ne＝800r/min的电机。（6）电机转矩电动机的额定转矩是由电机的额定功率和额定转速确定的，计算公式为：（2-8）式中：——电机的额定转矩（Nm）。通常最大转矩是额定转矩的2～3倍。则电机的最大转矩为：（2-9）式中：电机的最大转矩（Nm）。经过计算，，。（7）电机额定电压额定电压是反映电机性能的重要参数，其电压与车载电池组的电压相关联，同时电动机的电压和额定功率成线性正比关系。合理的选择电机额定电压，可以节约成本，保护电路，提高能量转换效率，对提高整车性能具有重要意义。结合电机的功率值，电动机的额定电压确定为330V。

3纯电动物流车两档变速箱传动参数设计纯电动物流车的行驶工况情况涵盖面宽，当车辆在不同的行驶工况下以不同的车速行驶时其所收到的阻力也会随之发生变化，并且其变化范围幅度也比较广。为了保证纯电动物流车能满足这种情况下的运行要求，仅仅通过驱动电机自身转矩的变化实现较为困难，增大了驱动电机的转矩负载，因此需要对纯电动物流车的传动系统参数进行匹配设计。另外，变速器的设计在考虑加工工艺和成本的基础上，档位数也不可过多，以免增加变速器的体积和重量，进而影响整车性能。变速器的参数设计主要是指档位数和传动比的确定。3.1传动系统结构与变速器的选择应用于城市区域内的纯电动物流车在使用过程中，会遇到各种各样的路况和行驶条件的变化，车速和行驶阻力也会不断地变化。所以，单纯依靠电动机力矩的变化是无法满足汽车复杂多变的行驶要求的。为了更好的适应行驶条件的变化，同时保证驱动电机能够在高效率状态下工作，并减轻动力电池的负荷，所以需要在驱动电机和驱动轮之间设计传动系统。纯电动物流车根据驱动系统位置的不同，可以把动力传动系统布置为六种，见图3-1所示。驱动电机-变速器布置型（b）驱动电机-固定速比减速器布置型（c）驱动电机与传动同向布置型（d）双电机布置型（e）轮边电机布置型（f）轮毂电机布置型图3-1纯电动物流车动力传动系统布置形式驱动电机-变速器布置型如图（a）所示，此方案的传动系统一般由驱动电机、离合器、变速器和差速器组成，这是纯电动物流车传动系统布置的常规形式。在此种形式中，内燃机被电机和电池所代替，离合器、变速器和差速器的布置形式与传统内燃机汽车一样。离合器用于结合或者分离驱动电机与变速器，离合器和变速器也可以被自动变速器所代替，差速器的功能是满足车辆转弯时两侧车轮转速不同的要求。驱动电机-固定速比减速器布置型，见（b），由于驱动电机在基速以上能够提供相对恒定的功率，因此变速器可以被一个固定速比减速器所代替，并且离合器也可以省去。这种传动系统结构一方面可以节省机械传动装置的重量和体积，另一方面可以减少由于换档所带来的换档冲击。第三种传动系统结构与第二种传动系统结构比较类似，不同之处在于驱动电机、固定速比减速器和差速器布置在驱动轴上，驱动系统被进一步整合成一个整体，如图（c）所示，整个传动系统被大大简化和集成化。从再生制动的角度出发，这种传动系统结构可以很容易地实现电能从车轮到驱动电机的回收（驱动轮以外的动能通过制动转化为热能），所以有利于全轮驱动。由于没有传动装置，所以没有传动装置带来的功率损失，但是这样的布置形式对驱动电机提出了比较高的要求，需要配备能够在低转速提供大转矩以及调速范围广的电机。第四种是双驱动电机的传动系统结构（d），驱动电机置于前轴两个半桥上，分别控制和驱动两侧车轮，这种传动系统结构没有大型的差速器桥包，因此可以降低质心，但对驱动电机的转速控制提出了很高的要求。为了进一步简化纯电动物流车的传动系统结构，牵引电机与车轮之间取消了传统的传动轴，由驱动电机直接驱动车轮前进，如图（e）所示。用一个单排的行星齿轮来降低驱动电机的输出转速，来达到减速增扭的目的，以此来满足纯电动物流车在不同工况下运行的功率要求。单排行星齿轮不仅可以提供良好的减速比，而且还具有线性输入和输出的特性。在完全舍弃驱动电机和驱动轮之间的机械传动装置后，将电机的外转子直接接在驱动轮上，驱动电机的转速控制与车轮的转速控制融为一体，这样就构成了轮毂电机驱动，这种传动系统结构进一步简化了机械结构甚至取消了机械机构，如图（f）所示。由于轮毂电机驱动和轮边电机驱动比较相似，都需要通过控制电机转速来实现纯电动物流车的曲线行驶，所以对驱动电机相应的控制策略要求较高；并且由于这种布置方式需要把电机安装在纯电动物流车的轮毂上，所以对电机的尺寸也提出了很高的要求。现在市面上常见的电动汽车两档变速器有AMT结构和DCT结构。由于采用DCT结构时变速器只有两个档位，此时双离合器结构会使成本增加很多，所以本文设计时决定采用AMT结构的两档变速器。AMT变速器也叫自动变速器，自动变速器（AMT）可以根据驾驶员指令和油门踏板等参数确定最佳档位，代替原来由驾驶人人工操作的离合器的分离与接合、换档时手柄的摘档与挂档等一系列的操作，最终实现换档过程中操纵的自动化。自动变速器（AMT）具有传动效率高、结构紧凑、成本低、易于制造和操纵方便等优点。它的工作原理是在机械变速箱原有的基础上进行改造的，主要的改变部分是手动换档的操纵部分。实际上自动变速器（AMT）就是在总体传动情况不变的条件下，加装智能控制系统来实现换档的自动化。自动变速器（AMT）与传统的变速器相比，具有操作更方便、智能换档、动力更强等特点。而且由智能系统控制，可以更准确的掌握换档时间，具有更高的安全性，生产成本和维护成本也会更低。但是采用自动变速器（AMT）时，需要使用到同步器，换档时冲击较大，此时可以在原有的自动变速器（AMT）的基础上增加电磁离合器，取消传统的同步器，解决换档时冲击大的问题综上所述，本文所设计的纯电动物流车是在已有的燃油车的基础上开发设计的，故采用的是图3-1中第一种的基本结构，设计的是两档的变速器，并带有电磁离合器。3.2传动系统特性分析传统内燃机汽车，由于受制于发动机调速范围较窄的缺陷，其转矩转速特性不够理想，通常需要配备变速器对发动机的工作区间进行调节，使得在各档位下发动机的转速和转矩外特性包络线尽量接近于理想的转速转矩特性曲线，如图3-2所示。图3-2发动机档位外特性对于传统内燃机汽车，增加档位的目的一方面是为了拓宽内燃机的转速和转矩范围，另一方面是为了让内燃机的转速落在其高效率区。无论是内燃机还是电机，它们的输出都是转矩和转速，所以从这个角度来讲，纯电动物流车增加档位同样可以达到这样的目的。纯电动物流车驱动电机的外特性如图3-3所示，与理想的驱动特性场形状非常相似，当电机转速在基速以下时，可以获得恒定的大转矩输出；当转速高于基速点后，电机则工作在恒功率区。图3-3驱动电机外特性对于配备高速电机的纯电动物流车，其通常采用的是固定速比的一档变速器，这种方式虽然省去了多档变速器带来的重量和布置问题，在结构和成本上具有优势，但是这种传动系统布置方式对驱动电机提出了较高要求，不仅需要电机具备很强的调速能力，还需要电机具备一定的转矩调节能力；而且采用这种传动系统布置方式还有一个很大的问题，就是纯电动物流车整车总的传动比是固定的，当纯电动物流车以中等车速行驶时，驱动电机的转速通常会落在低速大负荷区和高速低负荷区，这样就大大降低了驱动电机的输出效率，从而对纯电动物流车的续驶里程造成负面影响。正是由于上述原因，低扭矩电机搭配多速变速器的传动方案逐渐被人们所采用，多档纯电动物流车的电机外特性曲线如图3-4所示：图3-4多档纯电动物流车电机外特性低速电机搭配多速变速器的传动方案，因为可以通过增加档位对最大传动比和最小传动比进行调节，所以一方面可以使纯电动物流车在低速时获得更大的驱动转矩，提高纯电动物流车的爬坡性和加速性；在高速时可以使纯电动物流车获得更高的稳定车速，从而弥补低速电机调速范围窄的缺陷。另一方面，采用多速变速器的纯电动物流车由于档位数的增加，可以使电机工作点尽量落在基速附近，提高驱动电机的输出效率；并且这种传动方案由于采用低速电机，会大大减小驱动电机的体积和重量。从以上分析可以看出，低速电机搭配多速变速器的传动方案明显优于高速电机搭配固定速比一档变速器的传动方案。3.3传动系传动比范围变速器设计前要对传动系统的传动比进行匹配。电机的输出性能一定的前提下，传动比的选择主要取决于汽车的动力性。对于传统的内燃机汽车，档位数越多，相应的增加了发动机工作在高性能区域的可能性，进而提高了汽车的行驶经济性。相比之下，电动汽车的动力来自驱电动机，电动机具有较宽的工作范围。电机特性为低速恒转矩，高速恒功率，适合汽车的运行，并不需要过多档位。过多的档位增加变速器的结构复杂性。固定速比的变速器并不能满足电机常工作于高效率区。所以本文设计变速器具有两个档位。可以使结构的简单，成本低，控制容易。同时又能满足汽车经济性的要求。对于传动系统的设计，要保证满足纯电动物流车最大爬坡度和最高车速的要求，同时尽可能的可以增加续航里程。传动系统的设计包括变速器和主减速器的设计。传动系传动比参数主要由纯电动物流车动力性的要求来确定，以此来满足纯电动物流车起动、加速、爬坡等性能要求。最小传动比取决于最高车速，最大传动比取决于纯电动物流车的最大爬坡度。为保证车辆能在最高车速正常行驶，需保证驱动轮输出的驱动力大于车辆最高车速行驶时遇到的行驶阻力，根据此确定最小传动比的下限。根据纯电动物流车以最大车速85km/h行驶时，受到的行驶阻力，电动机以最高转速转动时，输出的最大扭矩，来确定传动系速比的下限为：（3-1）式中：——为最高车速（km/h）；——传动效率；——为驱动电机最高转速时的转矩（Nm）；——纯电动物流车最高车速时所对应的行驶阻力（N）。通过前文分析：最高车速为85km/h，传动效率为0.9，驱动电机最高转速时的转矩为480Nm，将上述参数带入到式（3-1），即可得出≥4.7。一档传动比不宜过小，否则电机容易超负荷运行，继而导致加速性能不佳、噪声和振动大的状况；一档传动比也不宜过大，否则燃油经济性可能下降，并且电机高速运行时噪声也会增加。根据电动纯电动物流车最大爬坡度对应的行驶阻力和驱动电机低转速下对应的最大输出转矩来确定传动系速比下限为：（3-2）式中：——爬最大坡度时的行驶阻力（N）；——机械传动效率；——滚动阻力（N）；——空气阻力（N）；——坡度阻力（N）；——电动机的最大输出转矩（Nm）；——最大爬坡度。计算结果可以得出≥5.9。根据最大爬坡度确定了传动系最大传动比下限后，还需根据附着条件判断最大传动比的上限，即作用在驱动轮上的转矩引起的地面切向反作用力需要满足小于附着力的要求，避免发生驱动轮滑转现象；如根据附着条件确定的最大传动比上限小于根据最大爬坡度确定的下限值时，需要对车身结构布置进行重新设计。电机转速通过传动系最小传动比输出使车轮获得的转速需满足车辆设计最高车速的要求，所以依据最高设计车速和电机的最高转速确定最小传动比的上限。由电动机的最高转速和最高车速决定传动系传动比的上限，计算公式如下：（3-3）（3-4）其中，——最高车速（km/h）；r——车轮滚动半径（m）；——电机最高转速（r/min）；——变速器的传动比；——主减速器的传动比。计算可得i≤7。综合以上分析可以得出，5.9≤≤7。3.4传动系档数的确定由于电机的机械特性与传统内燃机的机械特性存在区别，所以在对纯电动物流车的档位数进行确定时，需要考虑电机的机械特性。纯电动物流车档位数的确定，一方面要考虑纯电动物流车以常规车速等速行驶时的功率平衡点，另一方面要考虑纯电动物流车以最高车速行驶时的功率平衡点。各档位之间的传动比应按等比级数分配，且比值过大会造成换档困难。档位数的增加有利于增大利用电动机最大功率的机会，提高汽车的动力性能，也能相应增大电动机在最佳效率区工作的机会，提高汽车的续驶里程。但由于电机的调速特性较好，纯电动汽车传动系的档位数不易过多，一般情况下不超过三个档位，否则会使结构变得复杂，增大整车的质量，同时也增加整车的成本。档位的选择应该满足如下原则：一档传动比应该满足汽车的爬坡性能，同时要兼顾电机低速区工作的效率；二档的传动比应该满足汽车行驶的最高车速，同时尽量降低电机输入轴的转速，兼顾电机高转速工况下的效率。在确定主减速器速比后之后要利用确定的主减速器速比与整车设计指标进行整车动力性能相关计算，来进行传动系档位的选择。本文选自采用两档变速器，根据各档传动比比值一般不大于1.8，否则会造成换挡困难。依据上一小节的计算结果，变速器Ⅰ档的传动比是传动系速比最大值7，用来起步和爬坡；传动系速比的最小值5.9是变速器的Ⅱ档的传动比，正常行驶时使用。通过计算车辆的最高车速和最大爬坡度来验证所选择的传动比是否能够满足整车的要求。整车动力性要求中，最高车速为85km/h，此时变速器置于Ⅱ档，纯电动物流车在平直路面上行驶，电机的转速为：（3-5）电动机的转矩和车轮上的驱动力大小的计算为：（3-6）（3-7）根据车辆匀速行驶动力学方程：（3-8）通过计算，≥，满足最高车速的要求。此时变速器置于Ⅰ档，假设车速为17km/h，根据车辆的行驶阻力方程：（3-9）当爬坡度为25%时，通过计算，≥，满足最大爬坡度的要求。4两档变速箱传动比对纯电动物流车性能的影响纯电动物流车的唯一能量源动力电池，但目前动力电池的能量密度低，不能在储存足够能量的前提下仍保持合理的尺寸和质量，且充电时间普遍相对较长；同时纯电动物流车主要运行在城市工况中，起步、加速、制动频繁，这些因素共同决定了纯电动物流车对经济性有更高的要求。在动力电池和驱动电机现有技术水平下，对纯电动物流车传动系统参数进行优化是提高整车经济性的有效方法。结合前文设计方案，本章检验两档变速箱传动比对纯电动物流车性能的影响。纯电动物流车相对普通纯电动乘用车整车质量大，为满足动力性要求需要的驱动力较大，因此对电驱动系统的牵引能力提出了更高的要求。对于直驱式纯电动物流车，为实现更高的牵引能力只能通过提高驱动电机调速和调矩的能力，采用峰值功率更大的驱动电机，但是这样会增加电机的尺寸和重量。纯电动物流车在起步和爬坡时需要较高的转矩，对于直驱式电动物流车，动力电池作为整车的动力源需提供很高的电流来满足驱动电机的转矩需求，这种高电流对动力电池的充放电循环次数和电机的寿命都有较大的影响。同时采用固定速比减速器的直驱式纯电动车会导致能耗严重，电机工作点与车速直接关联，在中等车速和额定转矩点附近位于高效区的同时，通常会使得更多的电机工作点落在低速大负荷区和高速低负荷区，降低了系统的综合效率，导致续驶里程大大减少，要想维持既定的续驶里程，需通过增加动力电池的容量。基于上述问题的考虑，越来越多的人开始研究两挡变速器在纯电动车上的应用。采用两挡变速器，从动力性来讲，低速挡可以获得更大的驱动转矩，提高整车的爬坡和低速加速性能，高速挡可以获得更高的最高车速，扩大电机调速范围。从经济性来讲，可以将原先单一的高效区扩展至两个，扩大了高效区的范围，使更多的电机工作点落于高效区间内，实现整车系统效率的有效提高，降低能耗水平。研究表明，为获得相同的动力性，采用两挡变速器的纯电动车可以降低对驱动电机峰值功率的需求，从而减轻驱动电机的重量，同时可以减少动力电池的峰值放电功率值，因此在选择动力电池时可以选择高比能量的电池，使动力电池在相同重量的条件下，增加了总能量，进一步使续驶里程得到延长。如果单纯的从调节电机工作点方面出发，变速器具有的挡位数越多，电机工作在高效率区的概率也越大，可以提高纯电动车的经济性能，增加续驶里程。但与驱动电机连接的变速器的挡位数也不宜太多，最好不应超过两个，否则会使传动系统结构变得复杂，维修成本上升，质量增加，传动效率降低，最终恶化纯电动物流车的综合性能。通过对纯电动物流车两种变速器动力性能进行比较，两档变速器的最大车速、最大爬坡度和百公里加度时间分别提升了10.6%、23%和3.5%。表明两挡变速系统比固定速比变速器系统在动力性能方面有相当程度的改善。综上所述，目前匹配两挡变速器已经成为纯电动物流车的发展趋势，国内外纯电动物流车公司都正在加紧研发轻量化、小型化的纯电动车专用变速器。

5结论纯电动物流车是随着社会经济的发展而衍生出的一种专用车辆，其主要针对的是物流行业，采用电驱动形式作为车辆的动力源。在电动机的驱动技术及电池能量储存技术取得较大突破的当前时期，对纯电动物流车的动力系统参数进行匹配研究，是提升纯电动物流车动力性和经济性的一种十分有效的方式。本文根据国家纯电动乘用车标准，确定纯电动物流车的设计目标。在满足纯电动物流车设计目标的基础上，对纯电动物流车的驱动电机进行选型，并完成纯电动物流车的相关参数匹配，并根据变速器传动比以及电机的功率、转速、转矩等参数设计的原则，对传动系统的相关部件进行合理的选型及参数设计。通过纯电动物流车两档变速箱传动比参数设计，最终满足了纯电动物流车的整车性能要求，具有一定的实践应用价值。

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