传动系统原理、传动方式及拓扑构架随着现代汽车电子技术的发展，新能源汽车、电动汽车的出现无疑给整个行业注入了一股新鲜而且充满挑战性的血液。

凭借可以减少很多废弃物、有害气体的排放，对整个社会的生活环境都有很大的改善效果，得到社会及国家的高度的重视，具有很好的发展前景。

下面我们就来从电动车的结构引入到电动汽车传动系统，并分析它的工作原理、传动方式、优势等，并简单的列举一些成功的应用案例。

电动汽车和普通的电动汽车不同，它是用车载电源提供行驶的动力，用电机来驱动车轮的运动，而不是用点火装置来提供向前运动的力。

我们知道，电动汽车主要是由电力驱动及控制系统、驱动力传动系统、工作装置等各个部分组成。

它的工作原理是蓄电池中提供恒定的电流输出，这些恒定的电路通过电力调节器进行一次转换成可以驱动电动机的合适的电流和电压，从而可以驱动整个动力传动系统的正常运行，经过他们之间相互的作用最终给电动汽车提供可以运行的动力电动汽车可以正常的行驶。

由此可见，电动汽车传动系统的有效性和安全性直接影响着整个系统的运行。

电动汽车传动系统原理是直接将电动机的驱动转矩传给电动汽车的驱动轴。

电动汽车传动轴在采用电动轮驱动时，由于它是靠车载电源提供动力源驱动电动机因而可以实现带负载启动，无需离合器;也正是因为是车载电源可以提供恒定的电流，中间会有电路控制的环境来实现驱动电机的方向和转速的控制，所以不需要倒档和差速器。

若采用无级调速，就可以实现自动控制，无需变速器。

电动汽车传动系统的传动方式主要有三种：(1)电机+传动轴+后桥(2)电机+变速箱+后桥(3)电机+磁力变矩器+后桥以目前的变速箱技术成熟度而言，除了传统车的变速箱外还没有一款真正成熟的适用于电动汽车的产品，最可靠和适用的传动方式还是电机+传动轴+后桥的直驱方案。

当然在具体的设计时，我们需要更具实际情况来设计，包括电机的位置、电源的位置、驱动负载的能力、行驶速度要求、稳定性等这些都需要综合的来考虑。

了解车辆效率损失分配即从发动机输出的功率消耗在不同电动汽车部件上的量及比例。

这对改善车辆总体的传动效能非常有用，以达到适当配置资源，改善性能的目的。

各种损失，使用安装在车辆适当位置的传感器进行测定。

电动汽车传动系统拓扑构架设计电动汽车动力传动系统采用传统的内燃机和电动机作为动力能源，通过混合使用热能和电能两套系统开动电动汽车。

在低速小功率运行时可以关闭发动机，采用电动机驱动;而高速行驶时用内燃机驱动;通过发动机和电动机的协同工作模式，将车辆在制动时产生的能量转化为电能，并积蓄起来成为新的驱动力量.从而在不同工况下都能达到高效率。

一般上有串联式、并联式、混联式和复合式4种布置形式。

(1)串联式—下图中采用的电力电子装置只有电机控制器,电池和辅助动力装置都直接并接在电机控制器的入口，属于串联式，车辆的驱动力只来源于电动机。

(2)并联式—下图中是典型的并联式动力系统结构，通常在电池和电机控制器之间安装了一个DC/DC变换器,电池的端电压通过DC/DC变换器的升压或降压来与系统直流母线的电压等级进行匹配。

车辆的驱动力由电动机及发动机同时或单独供给。

3)混联式----采用四轮驱动、前后轮分别与不同的驱动系相连，后轮驱动有发动机、后置电机、发电机、变速器等组成，前轮驱动由前置电机、发电机组成。

由于它使用不同的驱动方式，所以整个电动汽车传动系统既分离又相关联，可以更好的控制。

下图就是一个简单的混联式的拓扑构架。

同时具有串联式、并联式驱动方式。

(4)复合式---改结构主要集中于双轴混合动力系统中，前轴和后轴独立驱动，前轮和后轮之间没有任何驱动抽或转电力主动型的设计，这种独立的驱动，让传动系统各个部件在运行过程中相互独立控制，因此可以有更好的传输能力。

要让整个系统可以更好的运行，除了结构设计方面需要注意之外，还有一个就是电动汽车传动系统的参数设计也需要合理的匹配，这些参数对传动结构的性能影响也是很大的。

这一方面的知识，小编在这边文章就不具体介绍了。

能源问题和环境污染问题是现在社会日益突出的问题，深受国家的重视。

因此寻找新能源电动汽车可以减少废气排放，让能源可以更好的利用在电动汽车电子设计行业是当务之急。

电动汽车正是因为具有上面的这些特征，得到充分的肯定和发展。

由此可见，电动汽车传动系统作为整个电动汽车系统中非常重要的一个环节，也需要大家的重视和研究，开发出性能更好的电动汽车传动系统结构，提供动力的转化和转化能力，提高电源的利用率，是非常必要和很艰巨的任务。

本文对它的工作原理、传动方式、优势做了分析，并且列举了四种常用拓扑构架设计。

2、轮毂式电动汽车驱动系统2.1、轮毂式电动汽车发展现状轮毂式电动汽车是一种新兴的驱动式电动汽车，有两种基本形式，即直接驱动式电动轮和带轮边减速器电动轮。

它直接将电机安装在车轮轮毂中，省略了传统的离合器、变速器、主减速器及差速器等部件，简化了整车结构，提高了传动效率，并且能通过控制技术实现对电动轮的电子差速控制。

电动轮将成为未来电动汽车的发展方向。

目前国际上对轮毂式电动汽车的研究主要以日本为主。

日本庆应义塾大学的电动汽车研究小组已试制了5种不同形式的样车。

其中，1991年与东京电力公司共同开发的4座电动汽车IZA，采用Ni-Cd电池为动力源，以4个额定功率为6.8kW、峰值功率达到25kW的外转子式永磁同步轮毂电机驱动，最高速度可达176km/h。

1996年，该小组联合日本国家环境研究所研制了电动轮驱动系统的后轮驱动电动汽车ECO，该车的电动轮驱动系统选用永磁直流无刷电动机，额定功率为6.8kW，峰值功率为20kW，并配以行星齿轮减速机，该电动轮采用机械制动与电机再生制动相结合的方式。

2001年，该小组又推出了以锂电池为动力源，采用8个大功率交流同步轮毂电机独立驱动的电动轿车KAZ。

该车安装了8个车轮，大大增加了该车的动力，从而使该车的最高速度达到311km/h。

KAZ的电动轮系统中采用高转速、高性能内转子型电动机，其峰值功率可达55kW，提高了KAZ轿车的极限加速能力，使其0～100km/h加速时间达到8s。

为了使电动机输出转速符合车轮的实际转速要求，KAZ电动轮系统匹配行星齿轮减速机构。

KAZ前轮采用盘式制动器，后轮采用鼓式制动器。

2003年日本丰田电动汽车公司在东京车展上推出的燃料电池概念车FINE-N也采用了电动轮驱动技术。

美国通用电动汽车公司2001年试制的全新线控4轮驱动燃料电池概念车Autonomy也采用电动轮驱动型式，电动轮驱动系统灵活的控制与布置方式，使该车能更好地实现线控技术。

国内对电动轮驱动方式的研究也取得了一些进展。

同济大学研制的“春晖”系列燃料电池概念车采用了4个直流无刷轮毂电机独立驱动的电动轮模块。

比亚迪于2004年在北京车展上展出的ET概念车也采用了电动汽车最新驱动方式：4个轮边电机独立驱动模式。

中国科学院北京三环通用电气公司研制的电动轿车用直流无刷轮毂电机，又称电动车轮。

单个电动车轮功率为7.5kW，电压264V，双后轮直接驱动。

中船总公司724研究所的4轮电动汽车，其电动机性能指标为：额定功率3kW，额定转速3000r/min，额定电压为110V。

2.2、电动轮电动汽车结构分析电动轮式电驱动系统有直接驱动式电动轮和带轮边减速器电动轮两种基本形式。

这取决于是采用低速外转子还是高速内转子电动机。

直接驱动式电动汽车采用低速外转子电动机，电动轮与车轮组成一个完整部件总成，采用电子差速方式，电机布置在车轮内部，直接驱动车轮带动电动汽车行驶。

其主要优点是电机体积小、质量轻和成本低，系统传动效率高，结构紧凑，既有利于整车结构布置和车身设计，也便于改型设计。

这种电动轮直接将外转子安装在车轮的轮辋上驱动车轮转动。

然而电动汽车在起步时需要较大的转矩，也就是说安装在直接驱动型电动轮中的电动机必须能在低速时提供大转矩。

为了使电动汽车能够有较好的动力性，电动机还必须具有很宽的转矩和转速调节范围。

由于电机工作产生一定的冲击和振动，要求车轮轮辋和车轮支承必须坚固、可靠，同时由于非簧载质量大，要保证车辆的舒适性，要求对悬架系统弹性元件和阻尼元件进行优化设计，电机输出转矩和功率也受到车轮尺寸的限制，系统成本高。

带轮边减速器电动轮电驱动系统采用高速内转子电动机，适合现代高性能电动汽车的运行要求。

它起源于矿用车的传统电动轮，属于减速驱动类型，这种电动轮允许电动机在高速下运行，通常电动机的最高转速设计在4000～20000r/min，其目的是为了能够获得较高的比功率，而对电动机的其它性能没有特殊要求，可以采用普通的内转子高速电动机。

减速机构布置在电动机和车轮之间，起到减速和增矩的作用，从而保证电动汽车在低速时能够获得足够大的转矩。

电机输出轴通过减速机构与车轮驱动轴连接，使电机轴承不直接承受车轮与路面的载荷作用，改善了轴承的工作条件；采用固定速比行星齿轮减速器，使系统具有较大的调速范围和输出转矩，充分发挥驱动电机的调速特性，消除了电机输出转矩和功率受到车轮尺寸的影响。

设计中主要应考虑解决齿轮的工作噪声和润滑问题，其非簧载质量也比直接驱动式电动轮电驱动系统的大，对电机及系统内部的结构方案设计要求更高。

图1为轮边减速器型电动轮示意图。

图1轮边减速器型电动轮示意图。

2.3、转向差速控制研究轮边驱动系统没有传统的减速机构和机械式差速器，因而在转向时需考虑对两个轮边电机的转速和转矩进行重新分配来实现差速控制，从而减少电动汽车转向时轮胎的磨损和滑移，提高电动汽车行驶稳定性。

2.3.1、电子差速控制模型分析在车辆低速转弯时，通常采用模型分析车辆的转向差速控制。

该模型有如下几个假设条件：(1)车体刚性；(2)车轮纯滚动，即不考虑已发生滑移、滑转和轮胎离开地面的运行状态；(3)轮胎侧向变形与侧向力成正比，即不考虑轮胎材质与结构上的非线性和因垂直载荷不同造成的轮胎侧向弹性系数的变化。

2.3.2、改进的电子差速控制方案改进后的电子差速控制方案在控制车轮转速的基础上以车轮滑移率为控制目标，以驱动轮转矩为控制变量，在保证电动汽车操纵稳定性和平顺性的前提下，当电动汽车直线行驶时，平均分配两驱动轮的转速和转矩；在电动汽车转向时，对两侧车轮输入不同转速和转矩，使两驱动轮的滑移率最低，确保行驶安全性。

3.2.1转向时离心力对载荷的影响在电动汽车转向时，离心力产生的侧翻力矩对驱动轮垂直载荷影响较大。

沿平直道路行驶的电动汽车可认为两后轮垂直载荷相同。

如下式：式中：b为质心到后轮的距离，m为电动汽车质量。

转弯时离心力产生的侧翻力矩为：M x =FaH （2）式中：H为电动汽车质心到地面的高度。

转弯时后轮的载荷为：式中：υ为电动汽车速度。

对的车体和θ<30°的转弯状况，可以由代替，且误差小于5%。