電動汽車變速器設計的國內外文獻綜述國外早在20世紀60年代就已經對AMT變速器進行了深入研究，到80年代已經制造出可以裝車的AMT產品。從1986年起，法拉利、依維柯、寶馬、五十鈴、阿爾法羅密歐先后使用了AMT變速器。到了90年代，AMT的技術已經相對成熟，使得車輛在各工況下的起步性能和換擋品質有了進一步的提高。AMT先后經歷了電控氣動式、電控液動式、電控電動式的發展階段。電控氣動式AMT通過壓縮氣缸氣體來進行選換擋，適用于裝有充足氣源的重型車輛上，換擋過程平順，但氣壓遲滯性使得換擋過程動力中斷時間較長。電控液動式AMT通過液壓缸驅動執行機構進行選換擋，容量大且易于實現過載保護，但液壓遲滯性和系統穩定性是-直存在的問題。電控電動式AMT又稱全電式AMT，它通過直流電機驅動選換擋執行機構進行換擋，取代了氣缸或液壓缸，從而簡化了選換擋執行機構的體積。全電式AMT憑借體積小巧、響應迅速、傳動效率高、可靠性強成為了AMT研究的重點。雖然AMT都是在原手動變速器基礎上進行改裝，加上一套帶自動控制的選換擋執行機構，但由于各廠家的控制策略和制造水平不同，AMT產品的性能也不一樣。像IVECO搭載的ZFAS-Tronic16擋變速器，它取消了離合器踏板和同步器，變速器所有功能都集成在換擋控制模塊中，AMT自動換擋的執行機構采用電動或者氣動，執行機構安裝在變速器殼體上，拆卸很方便，但帶來的問題就是維修費用高昂。我國在電動車AMT方面的研究相對起步較晚，但近年來也在控制策略、選換擋執行機構等方面進行了深入的研究。國內對純電動汽車傳動系統的研究主要集中在電機控制策略和對固定速比變速器的傳動比匹配或兩擋變速器的傳動比優化上。吉林大學的葛安林創新性的提出了根據加速度、速度和油門三參數動態最佳換擋規律，隨后又進行改進，根據車輛工況、環境、駕駛員駕駛技術等，在原換擋規律上加權，提出智能控制換擋規律，并取得了良好的效果。北京理工大學成立車輛傳動國家重點實驗室，開發了客車三擋AMT，分別采用了氣壓、液壓、電機作為換擋執行機構，使整車經濟性提高了9%，0-50km/h加速時間縮短了18%，但撥叉滑塊的磨損和變速器換擋機構強度較低是一直未能解決的問題。他們參與了國家“863”項目等多個科研工作，取得了多項科研成果和國家專利。湖南中德汽車自動變速器公司的魏英俊和南京理工的李勇等人研制了新型全電式AMT選換擋執行機構和離合器執行機構,討論了全電式AMT與發動機的一體化控制,并已完成裝車試驗。目前對于AMT換擋控制策略的研究也逐步取得較大進展。AMT換擋過程控制策略研究的重點是離合器和發動機轉速的協調控制。北京理工大學的王陽等分析了純電動汽車AMT掛擋時打齒現象產生的機理，提出通過降低同步器軸向運動速度來避免換擋打齒的方法，但帶來的直接問題就是換擋時間較長。此外，北京理工大學的陳泳丹等人針對純電動汽車AMT換低擋困難的問題，提出了換擋過程中驅動電機實際調速值應該高于理論值的策略，使摩擦阻力矩與同步力矩的方向一致有助于縮短換擋時間。1電動汽車傳動系統參數匹配國內外研究現狀目前國內外學者對電動汽車傳動系統參數匹配的研究大都首先根據電動汽車的動力設計要求，即最高車速、最大爬坡度和加速時間來確定驅動電機的功率、轉矩和轉速。其次在驅動電機選定的情況下，匹配了變速器和主減速器用來進一步滿足車輛的動力性、經濟性要求。選擇合適的變速器擋位數以及變速器、主減速器傳動比能在提升驅動輪轉矩的同時很好的調節驅動電機轉速和汽車車速間的關系，使驅動電機在不同的電動汽車工況下工作于不同的工作點，因此直接影響到電機的效率，進而影響整車續駛里程。英國桑德蘭大學和德國達姆施塔特技術大學都對比研究了安裝固定速比減速器和兩擋變速器的純電動汽車的動力性能。桑德蘭大學的仿真結果表明，兩擋變速器可有效的降低能耗并減小動力傳動系統的尺寸和重量，達姆施塔特技術大學通過臺架試驗證明了安裝兩擋變速器可明顯改善純電動汽車的性能，但兩者都沒從如何提高驅動電機效率方面來匹配變速器傳動比。荷蘭埃因霍溫理工大學建立了從輪胎到電池的仿真模型，研究了變速器類型、換擋策略、主減速器速比對整車能量效率的影響。美國通用汽車公司推出的轎車Volt,動力傳動系統在單行星排上增加三個摩擦片離合器，可提供兩條不同速比的驅動回路。英國薩里大學通過將驅動電機小型化，優化換擋控制策略，使得整車動力性和經濟性相比固定擋位傳動比的車型有了很大提升。意大利OerlikonGraziano公司研發了小型電動汽車的兩擋變速器,仿真結果表明該變速系統可明顯降低電池能耗，但如何提高驅動電機效率的問題有待于進一步研究。重慶大學的胡明輝、吉毅等人在進行電動汽車傳動系統參數匹配時以整車動力性經濟性為目標，分析了電機比功率、恒功率擴大系數和傳動系傳動比范圍的耦合關系，得到恒功率擴大系數、擋位數和傳動比范圍的確定原則。北京航空航天大學的姬芬竹等人研究了電動汽車變速器擋位數和傳動比確定原則，得出電機額定功率、轉矩、轉速必須與傳動系統參數合理匹配，但并未給出使電機效率最大化的傳動系統參數匹配原則。湖南大學王小軍以汽車動力性為約束條件，以各循環工況整車最小能耗為目標優化了換擋控制策略和變速器傳動比，提出了兩擋變速器和無級變速器兩種方案。西北工業大學的王峰研發了電動汽車雙電機行星輪系傳動裝置，根據動力性要求對傳動系統進行參數匹配，并優化了變速器傳動比，使電機、電池和整車動力性的匹配更加合理，然而如何保證車輛行駛時電機效率最大化仍是下一步需要研究的重點。江蘇大學的陳燎在匹配電動汽車傳動系統參數時，提出固定速比變速器和兩擋變速器兩種方案，采用遺傳算法對變速器傳動比進行了優化仿真，結果表明匹配兩擋變速器能在滿足動力性要求的前提下，續航里程提高21.3%。湖南大學的黃偉設計的電動汽車兩擋變速器能降低對驅動電機最高轉速和峰值轉矩的需求，通過優化電機的工作轉速區間，使得整車的效率有了大幅提升，但并未考慮車輛以常用車速行駛時對電機效率的影響。上海理工大學的石飛飛在匹配電動汽車動力系統時，結合電動汽車滑行試驗結果對整車阻尼進行了計算，基于Cruise對整車動力性、經濟性進行仿真，分析了NDEC工況下的能耗，結果表明所匹配的傳動系統滿足設計要求。2電動汽車換擋試驗臺架國內外研究現狀目前國內外對電動汽車換擋試驗臺架的研究主要分為同步器單體試驗臺和變速器總成試驗臺。研發變速器換擋試驗臺的關鍵是換擋執行機構的控制和整車慣量的模擬，而在換擋過程中負載慣量的模擬方法主要有電慣量模擬、機械慣量模擬和混合慣量模擬三種。法國ETSm實驗室研發了-套用于測試同步器性能的同步器單體試驗臺。該試驗臺將整車慣量用電慣量進行模擬，用氣動方式模擬換擋力，實現在換擋過程中對同步器的力學特性測試。日本的AutoMAX公司設計的同步器性能測試試驗臺采用一種機械手換擋執行機構，它采用液壓驅動，柔度好、穩定，但執行機構響應速度的提升仍是下一步研究的重點。美國寶克公司設計的變速器換擋試驗臺的換擋執行機構采用交流電機驅動，結構簡單、可控性好，無需液壓油。德國KLOTZ公司設計的同步器性能試驗臺采用二次液力發動機作為臺架動力源，通過控制發動機的輸出轉矩來模擬整車慣量，可模擬汽車上下坡和突然加速等換擋工況，但帶來的問題就是臺架龐大，結構復雜。新日本特機株式會社研發的變速器換擋試驗臺采用電慣量模擬整車慣量，可測試同步器性能、耐久度和噪聲等。我國變速器換擋試驗臺相比國外還有一定的差距，原因在于對變速器換擋試驗臺的搭建和試驗數據的可靠性及其處理還存在欠缺。而近年來，我國在變速器臺架試驗這一領域取得的成就還是較為可觀的。東南大學設計了一套同步器單體試驗臺，采用電慣量模擬整車慣量，并且輸入、輸出慣量模擬在臺架同側，換擋執行機構采用液壓驅動，通過臺架上的轉速轉矩、力、位移等各類傳感器，可以較為準確的測得換擋同步時間和同步過程中接合套與目標擋齒輪齒圈的摩擦數。但如何將測功機的渦輪遲滯效應的影響降到最低是下一步研究的重點。吉林大學研究人員研發了一種利用直流電機模擬整車慣量的電慣量模擬方法。該方法依靠電流和轉速雙閉環結構下的調節器分別調節電機電流和轉速，對電機電流和轉速進行反饋控制來實現，但這樣一來對電機的控制策略提出了很高的要求。合肥工業大學的蔡高坡設計的同步器換擋耐久試驗臺使用機械慣量模擬方法，換擋執行機構采用電子液控式，通過不斷調整AMT的換擋參數，改善了換擋執行機構與同步器的聯合換擋次數未能達到預期要求的現狀，但如何提高執行機構的響應速度有待于進一步研究。重慶大學田勝利設計的變速器換擋性能試驗臺采用機械手進行各擋位的選換，可完成交叉換擋試驗和順序換擋試驗，同時避免了機械手與變速器其它部件的運動干涉，但如此一來在實車上卻較難實現。吉林大學孫少華搭建的純電動客車動力系統試驗臺使用電慣量模擬方法，分別進行了驅動電機的轉速、轉矩閉環性能測試，AMT系統靜態換擋測試，換擋過程控制策略調試，驗證了AMT換擋執行機構控制性能和換擋控制邏輯的有效性。南昌大學王光明設計的兩擋AMT換擋試驗臺架能可靠的完成換擋操作，基于電機調速的換擋控制策略可縮短換擋過程同步時間，降低換擋沖擊和頓挫，但換擋時間較長，因此如何提高電機調速時間有待解決。湖南大學的周晶晶基于換擋控制策略搭建了車輛1/2試驗臺架，整車慣量采用飛輪來模擬，對AMT換擋系統進行了疲勞試驗及換擋試驗，結果表明換擋時間、換擋沖擊與換擋噪聲都在合理范圍內，但仍未解決換擋時動力中斷時間較長的問題。重慶大學吉毅設計的電動汽車傳動性能試驗臺使用慣性飛輪來模擬整車慣量，通過換擋試驗驗證了換擋執行機構能較好的滿足換擋要求，同時驗證了所提出的AMT故障診斷和處理策略也是行之有效的。參考文獻[1]孫逢春，張承寧，祝嘉光,電動汽車一一21世紀的J重要交通工具[M].北京：北京理工大學出版社，1997．[2]國務院辦公廳,節能與新能源汽車產業發展規劃指南[EB/OL].[3]李煙.功率混合型電動車輛電機驅動系統綜合性能評價研究[D].北京：北京理工大學，2007．[4]Patil.P.G.ProspectsforElectricVehicles[J].AerospaceandElectronicSystemsMagazine,1900,4(6):15-19.[5]C.C.Chan.TheChallengesandOpportunityintheNewCenturyClean,EfficientandIntelligentElectricVehicles[J].ElectricalMachinesandSystems.2003,8(1):9-11.[6]李興虎.電動汽車概論[M].北京：北京理工大學出版社,2005：3-10.[7]李佩珩，易翔翔，侯福深．國外電動汽車發展現狀及對我國電動汽車發展的啟示[J].北京工業大學學報，2004,30(1)：50-54.[8]陳清泉，孫逢舂，祝嘉光,現代電動汽車技術[\。北京：北京理工大學出版社，2002：11.[9]LeeWootaik,ChoiDaeho.SunwooMyoungho.Modellingandsimulationofvehicleelectricpowersystem[J].JournalofPowerSources.2002,10(9):58-66.[10]邢文金，楊寶坤,國內自動變速器換擋規律研究狀況綜述[J].裝備制造技術，2014,8(3)：283-286.[11]潘斌.基于零間隙換擋的機械式自動變速器關鍵技術研究出].廣州：華南理工大學,2012.[12]劉文光,商用汽車電控機械自動變速器智能控制此技術研究[D].鎮江：江蘇大學，2010.[13]劉延偉,新型無動新型斷機械式自動變速器的機理與的制〕研究「].廣州：華南理工大學