電動汽車兩擋自動變速器的案例
研究｜電動汽車兩擋自動變速器模態及振動響應仿真分析
汽車作為現代人們日益依賴的交通工具，不僅消耗了大量的傳統能源，而且對環境造成很大污染。隨著電池技術、控制技術等技術的發展，電動汽車的性能越來越好，成本逐漸降低，電動車將具備與傳統汽車競爭的能力。變速器作為電動汽車動力總成至關重要的一部分，它的NVH (Noise, Vibration, Harshness)[1]性能是影響汽車整體NVH性能的重要因素之一。電動汽車由于沒有發動機等噪聲的掩蓋，變速器噪聲顯得尤為突出。所以在開發設計變速器階段，設計者需要多加考慮。傳遞誤差的大小直接關系到變速器NVH性能的好壞，通過對齒輪想修形可以降低傳遞誤差從而達到降低變速器嘯叫，這種方法簡單實用，并且成本。
2. 傳遞誤差的定義
如果一對完美的齒輪在零載荷下嚙合，漸開線幾何數學規定了從動齒輪與主動齒輪接觸點長度相等，兩者轉動的角度與齒數成比例。但是，實際上由于加工誤差和裝配誤差等的存在，導致從動齒輪在理論位置的前方或后方。從測量的旋轉角度來看，齒輪傳遞誤差]可以表示
式中，TE為傳遞誤差；θ2、θ1分別為從動齒輪和主動齒輪轉角；rb2、rb1分別為從動輪和主動輪半徑。
展開 基于NEDC的純電動汽車兩擋變速器傳動比設計
圖4 改進和聲搜索算法執行流程
Fig.4 Execution flow of improved harmony search algorithm
4 試驗驗證
為避免汽車在行駛過程中換擋頻繁，本文中的兩擋變速器采用如圖5所示的換擋曲線，分別將裝配單擋減速器和兩擋變速器的純電動汽車動力總成在試驗臺架上進行NEDC 循環路況測試，得到單擋減速器下的百公里耗電量為13.88 kW·h，與仿真結果的誤差0.81%；兩擋變速器下的百公里耗電量為13.31 kW·h，與仿真結果的誤差0.84%，節能效果為4.11%，與仿真結果誤差0.61%，仿真值與試驗值的誤差處于合理范圍內，兩擋變速器基本實現了預期的設計目標。
圖5 兩擋變速器換擋曲線
Fig.5 Shift curve of two speed transmission
5 結論
以NEDC 工況作為汽車行駛的典型工況，將車輛行駛在該工況下的百公里電耗作為目標，建立兩擋變速器傳動比設計的目標函數，根據汽車動力性設計指標得到傳動比設計的約束條件，利用改進和聲搜索算法最終得出優化數學模型下的最優傳動比。
展開 電動汽車用兩擋AMT執行機構設計優化與試驗研究
電動汽車的驅動電動機具有高速低扭的特性，為了滿足車輛低速爬坡和加速性能、最高車速等要求，驅動電動機與車輪之間必須匹配減速裝置，因此變速器成為電動力系統不可缺少的核心部件。目前市場上的電動乘用車以匹配單擋減速器為主，往往面臨最高車速和爬坡性能不能同時滿足駕駛要求，或者高轉速帶來的高噪聲等問題。
本文所研究的兩擋AMT自動變速器具有兩個擋位，可以使車輛在保證低速加速和爬坡性能的同時，也具有理想的最高車速。如圖1所示，車輛搭載2擋變速器后，只要一個小轉矩的電動機，就能用1擋輸出更大的輸出轉矩，用2擋獲得更高的行駛車速。
圖1 搭載2擋自動變速器與單擋變速器的整車性能對比
本文針對株洲齒輪有限責任公司自主研發的某電動汽車用2擋自動變速器的執行機構進行分析優化，研究如何縮短換擋時間，并進行相關試驗工作。
結構分析和換擋板受力分析
本文研究的兩擋自動變速器總成結構如圖2所示。換擋電動機與滾珠絲桿連接，換擋電動機的旋轉運動轉換為絲桿螺母的直線運動，絲桿螺母帶動換擋搖臂繞其回轉中心旋轉。換擋搖臂上面有一個換擋撥頭與換擋撥叉軸總成連接，使換擋搖臂的旋轉運動轉換為撥叉軸的直線運動，從而帶動同步齒套換擋。
圖2 株齒2T07AMT自動變速器
換擋搖臂的回轉中心軸上，安裝一個角度位置傳感器，用于測量換擋搖臂的行程，間接計算同步齒套的位置，并判斷實際擋位位置。
1.換擋力的計算
圖3表達了換擋力的產生機理Tm是換擋電機的輸出扭矩，F1為絲桿上螺母的推動力，F2為擋搖臂輸出力。換擋搖臂輸出力的大小主要和換擋電動機轉矩、滾珠絲桿傳動比、換擋搖臂傳動比有關。本文研究對象使用的換擋電動機數據如圖4所示，其堵轉轉矩為0.85N·m，額定轉矩為0.26N·m，額定轉速為2960r/min，空載最高轉速為4240r/min。
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【免責聲明】版權歸原作者所有，僅用于技術分享與交流，非商業用途！對文中觀點判斷均保持中立，若您認為文中來源標注與事實不符，若有涉及版權等請告知，將及時修訂刪除，謝謝大家的關注！
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汽車自動變速器結構原理與使用維修
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汽車自動變速器結構原理與使用檢修.part3.rar
汽車自動變速器結構原理與使用檢修.part4.rar
Romax助GKN設計低噪聲、高效率的電動汽車變速器。
（轉）
混合動力和電動汽車給汽車工程界帶來巨大的技術創新，變速器和傳動鏈技術首當其沖。作為世界領先的汽車傳動鏈零部件制造商，GKN一直采用Romax軟件和專家級技術服務不斷優化電車變速器效率，同時保證變速器的耐久度和振噪性能。
采用RomaxDesigner分析功率損耗的原因、研究齒輪宏觀和微觀參數對效率的影響、對傳動系統進行優化。隨后，GKN按照優化方案制造新齒輪，通過 試驗評估改進效果。試驗結果表明，在規定的扭矩和轉速范圍內，變速器傳動效率提高2%，而且并未犧牲耐久度和振噪性能。這就是GKN能夠不斷提高產品性能的訣竅。
解決方案
GKN與Romax有長達十年的緊密合作關系，GKN采用RomaxDesigner對傳動系統進行建模和高級仿真分析，并通過Romax專家咨詢服務解決項目中的技術難點。
混合動力和電動汽車：新的市場契機
GKN開發了最新型的傳動軸和齒輪零部件技術。“四、五年前，電動汽車掀起第一波熱潮時，人人都在熱議盡早開發出電動汽車技術” ，先進工程部副總裁Theo Gassmann說，“事實上當時該技術還不成熟。例如，電池技術成本高昂，而且客戶也沒有廣泛接受電動汽車，行駛里程受限的困擾也尤為突出。因此當時的電動汽車市場進展非常緩慢。這導致車企們改變策略，積極投身于開拓混合動力市場”。
“作為傳動鏈技術領導者，GKN的傳統型傳動鏈和電車傳動鏈業務發展迅速。過去幾年，我們借助全時四驅系統成功開發出混合動力和電動汽車變速器。盡管變速器不是核心業務，但我們還是借助傳動鏈方面的技術特長，成功拓展了產品線”，Gassmann繼續說道，“混合動力和電動汽車的變速箱問題大體上與傳統變速箱類似：動力總成效率、耐久度和振動噪聲性能，而主要區別則在于兩者正拖與反拖間的載荷及應力循環不同。
展開 汽車自動變速器可靠性試驗規范的研究
摘 要
自動變速器作為現代汽車的一個重要組成部分，其性能的好壞極大
地影響到汽車的質量。因此，確立一套完善的試驗標準極為重要。目前
國內尚無一套關于自動變速器的試驗規范，本論文通過比較國內外現有
的標準及定性分析，結合可靠性理論的研究，希望為國內尚未建立起完
整體系的自動變速器試驗標準構建了一個基本框架。
本文將傳統的可靠性理論和前人對機械和液壓系統的可靠性研究應
用于自動變速器的可靠性研究，并由現場使用和經驗資料分析了自動變
速器的故障模式，得出自動變速器可靠性薄弱環節模型為行星輪滾針軸
承、齒輪和液壓閥組成的串聯可靠性模型，壽命分布服從指數分布、對
數正態分布和威布爾分布的復合分布。結合可靠性試驗中的數據，運用
汽車行駛動力學理論和應力分析，分別計算出自動變速器薄弱環節和總
成可靠度，通過實際的數據的比較對道路可靠性試驗標準進行了定量分
析。對自動變速器可靠性試驗進行了研究，明確了自動變速器總成和零
部件的壽命試驗方案。
汽車自動變速器可靠性試驗規范的研究.pdf
展開 我國電動汽車發展太快無經驗借鑒，這些前沿技術只能自己解決
電動汽車是汽車產業轉型發展的戰略選擇，中國電動汽車市場的發展已經領先全球，電動汽車驅動技術的發展正呈現百花齊放的局面，單電機+單減速器的構型目前是主流，但多電機以及多擋變速器的方案也已經開始走上市場，未來哪些技術方案能夠勝出，現在還不明朗。
2018年10月15—16日，由中國汽車工程學會主辦，吉林大學泰州汽車動力傳動研究院、江蘇省泰州市臨港經濟園、吉林大學汽車工程學院聯合主辦，中汽瀚思管理咨詢協辦的“TMC”專題論壇——“傳統與電氣化動力DCT技術發展論壇”和“電動汽車驅動與多擋變速器技術發展論壇”，在積極打造國家級汽車零部件產業基地的泰州舉行。來自整車企業、零部件供應商以及高校等科研機構的技術專家近300參會，通過主題演講和互動論壇的形式，深入探討DCT技術和電動汽車驅動技術的發展趨勢。
這里主要闡述一下電動汽車在未來是單減速器還是多檔變速器？是單電機還是多電機？
單減速器還是多檔變速器？
北京航空航天大學教授徐向陽、上海交通大學教授殷承良、河北工業大學教授陳勇、河北艾福億維動力總成有限公司項目經理賈嘉等分別介紹了各自開發的電動汽車兩擋自動變速器解決方案，認為多擋變速器對提升電機效率和續駛里程特別是整車性能有很大幫助。
不過，這并不意味著多擋變速器將成為電動汽車的主流選擇。浙江方正電機股份有限公司總經理牛銘奎博士指出，當前在電驅動領域，單級減速器依然是主流，多擋變速器可能在一些特定領域有用武之地。多家供應商都在儲備多擋變速器技術，正如里卡多的工程師所說，“作為變速器工程師，有責任開發多擋變速器，向主機廠展示其價值”。
上海交通大學教授殷承良表示：“未來三年，如果電機企業能夠解決高轉速帶來的振動噪聲等問題，單速構型就能勝出，那就不需要多擋了。
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