进入21世纪以来，我国汽车产销量增长迅猛，汽车工业蓬勃发展。汽车成为人们日常生活中最重要的交通工具，汽车产业已经成为国家经济发展的支柱性行业。据中过汽车工业协会相关数据，2017年，我国汽车产销分别完成2901.5万辆和2887.9万辆，比上年同期分别增长3.2%和3%。另据公安部交通管理局数据，截至2017年底，全国机动车保有量达3.10亿辆。汽车给居民带来出行便利，但能源消耗，交通拥堵，环境污染的问题也日益突出。汽车是消耗了我国大部分石油供应，汽车尾气也是空气污染的主要来源之一。开发替代能源和新型动力车，实现车用能源多元化已成为一项迫在眉睫的工作，大力发展新能源汽车尤其是电动汽车则是目前汽车发展的主要研究方向，也是保护环境，保障我国能源安全的重要手段。走可持续发展道路离不开电动汽车的助力，电动汽车必将成为未来主要的交通工具。

电动汽车就是使用电动机代替内燃机作为驱动装置的汽车。电动汽车以蓄电池的电能作为动力源，其优点是：环保性能好、没有尾气污染，噪声很低，车辆轻便、行驶平稳，乘坐舒适，操纵安全性好及驾驶简单轻便^【1】。目前电动汽车研究主要集中在动力电池，驱动电机，电控系统，无人驾驶等方面。各大汽车厂商和研究机构都对电动汽车研发有较大的投入。在我国，政府出台了一系列支持电动汽车发展的政策，纯电动汽车销量稳步增长。

电动汽车关键核心部件之一的驱动系统，由于使用的是电机驱动，与传统汽车驱动系统有较大差异。目前，市场上电动汽车多采用单电机配一级减速器直接驱动这种结构简单的驱动方式，但为了达到所需的动力性能，对驱动电机额定功率与转矩矩要求大，这样做会使得驱动电机在高效率工作区间的时间减少，不利于提高续航里程。为了提高纯电动汽车动性与经济性，同时降低对电池与驱动电机的要求，一般采用电机接变速器，组成纯电动汽车动力系统。为了轻量化和结构紧凑的设计目标，实现电机和变速器的一体化设计是很有必要的。除了要实现电机和变速器的结构一体化，还要实现协同控制。本文旨在根据电动汽车的结构特征与工作特性，选择合适的驱动电机与变速器类型，研究电驱动系统的集成耦合并制定驱动系统一体化控制策略来协同控制驱动电机与变速器动作，实现电动汽车快速、高品质换挡，从而全面提高电动汽车整车性能 。

国外汽车行业由于起步较早，一些车企和研究机构在电动汽车动力系统一体化设计方面做了不少的工作，也取得了不小的进展。奥地利戴姆勒公司对基于异步电机的单减速传动机构和两挡减速传动机构进行了对比，并设计了一种集成式的电驱动系统，对电机、两挡变速器、电子控制单元和充电系统等进行集成设计而实现同步换挡。德国采埃孚公司针对小型乘用车市场开发了一款中央集成驱动系统，采用高速电机和单速两步传动系统使系统更加轻量化，提高系统能源利用效率。 福特汽车公司开发一种三相异步电机和两挡变速器集成的动力系统，电机与变速器同轴连接，通过对电机的调控完成变速箱两种传动比的切换。

国内则有很多高校合汽车公司在电动汽车一体化设计方面开展了大量的工作，取得了较多成果。长安大学李耀华，马健等人基于本田思域混合动力系统从电流谐波，转矩脉动等方面对电动汽车用永磁同步电机进行了深入的比较研究^【2】。西北工业大学窦满峰，符荣等人从车辆动力特性需求与不同运行区域下的控制性能要求出发，对牵引用大功率内置式永磁同步电机性能参数匹配设计、电机参数对控制性能的影响机理、结构参数的合理设计方法、满足牵引要求的驱动用 IPMSM 设计、核心控制参数的计算方法与实验方法、系统实验等关键问题进行了深入研究^【3】。湖南大学黄伟等人开发了一种应用于某纯电动汽车的新型两挡自动变速器,并对该变速器结构原理、速比选择原则、整车动力性能、爬坡能力及效率特性进行了研究^【4】。合肥工业大学陈奇,冯永恺等人针对纯电动汽车驱动电机工作效率低、车辆续驶里程短的问题,根据汽车的动力性能指标,对驱动电机进行匹配,以驱动电机的工作效率为优化目标,对自动变速器传动参数进行优化与仿真^【5】。长安大学龚贤武、唐自强等人将一款单挡传动方案的纯电动汽车改为两挡变速传动的方案，分析了满足整车性能指标要求的动力系统电机及电池的参数匹配方法。为了提高整车能量利用率，以整车动力性要求为约束、Ｎ

ＥＤＣ 工况下电机能量消耗最小为目标，采用遗传算法对传动系统的参数进行优化设计，分别制定了动力性和经济性换挡规律，以验证两挡传动方案的优势^【6】。

2. 研究的基本内容与方案

电动汽车动力传动系统主要由驱动电机、变速器、其他传动装置组成，其结构方案设计与参数匹配直接影响整车的经济性、动力性、动力总成空间布置等问题，是电动汽车设计的关键之一。本文主要研究内容是纯电动轿车动力系统方案的设计。具体包括电动汽车的基本结构和工作原理，选择合适的动力系统结构方案，根据电动汽车的动力性和经济性要求，了解比较各种电机的工作特性曲线，选择合适的驱动电机类型并进行电机转矩和功率的计算。参考传统汽车设计的理论与方法，根据驱动电机、变速器的类型及工作特性，结合其优缺点，选择出与电动汽车性能最相匹配的驱动电机变速器搭配模式，采用平行轴式传动，档位分为了固定档、一档和二档。根据最高车速、最大爬坡度、附着系数和电机参数计算传动比范围，选择合适的传动比。对电机和减速器进行一体化结构设计。

因为永磁同步电机具有效率高，调速精度高，转矩密度高，可调转速带宽，能量转化效率高等优点，同时永磁同步电机的控制技术已逐渐成熟，本文选用永磁同步电机。由于电机的输出特性比发动机更符合汽车驱动的理想特性曲线，所以不需要像发动机驱动一样匹配多挡位变速器，来弥补发动机输出特性的缺陷，同时增加挡位数会使变速器的质量和体积变大、使变速器结构复杂化，影响整车性能。考虑到目前国内具有生产手动变速器和机械式自动变速器的经验，并且在机械式自动变速器研究取得了很多成果，本文选用2档机械式自动变速器。

一体化电机变速器系统的一体化体现在结构和控制系统的一体化。结构方面对电机和2档AMT进行结构上的一体化设计，使其结构紧凑，轻量化。利用CAD等绘图工具对电机变速器结构进行一体化设计，对减速器等零件绘制零件图，同时完成装配图的绘制。收回一体化动力系统结构图，手绘图量折合不少于一张一号图纸，机械绘图量和手绘图量总共折合不少于两张0号图纸。

[1]段敏.电动汽车技术[M].北京：北京理工大学出版， 2015.9.