某型电动汽车总体设计.docx
《某型电动汽车总体设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《某型电动汽车总体设计.docx（52页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
某型电动汽车总体设计
毕业设计说明书（论文）
中文摘要
摘要：
电动汽车（Electricvehicle，简称EV）是当前解决能源短缺和环境污染问题可行的技术之一。
电动汽车是由车载动力电池作为能量源的零排放汽车。
近些年来，电动汽车的研制热潮在全世界范围内兴起，逐步向小批量商业化生产的方向发展。
电动汽车技术的发展依赖于多学科技术的进步，尤其需要解决的问题是进一步提高动力性能，增加续驶里程，降低成本。
本文基于微型燃油汽车的一些基本参数，研究整车驱动形式，整车总布置方案。
对整车动力学匹配计算，主要部件的选择。
按照动力性能要求，运用汽车理论、电动机和电池相关知识，对电动机的功率、传动比，蓄电池进行主要参数设计与匹配计算。
关键词：
电动汽车、总体设计、参数匹配、续驶里程
外文摘要
Abstract：
Electricvehicleisoneofavailablewaystosolvetheproblemsofenergysource’slackandpollutionofenvironment.Pureelectricvehiclewhoseenergyispowerbatteryloadedonthevehicleisakindofzeroemissionvehicles.Inrecentyears,theupsurgeofdevelopingelectricvehicleisrisingallovertheworld,anddevelopingtothesmallamountcommercializationproductiongradually.Thedevelopmentofelectricvehicleisrelyingontheprogressofseveralsubjects.Especially,furtherraisingthedynamicperformance,increasingthedrivingrangeandreducingcostareverynecessary.Inviewofthedevelopmentfundsandtimes,usethecomputertoestablishthesimulationmodelstosimulatetheperformanceisabetterway.
Thispaper,basedononeMicro-fuelcars,thepowerform,configurationandChassisstructurearedefined.Accordingtothedynamicperformance,suchimportantparametersasthepowerofthemotorcanbecalculatedbyusingtheknowledgeofvehicle,motorandbattery.Thentheotherparameters:
reductionratio,theparametersofbatteryalsocanbecalculated.
Keywords：
ElectricVehicle、OverallDesign、DrivingRange、ParametersMatching
第一章绪论
最初世界各国开始试图发展新能源汽车的主要原因是石油价格持续飙升造成能源紧缺，而拥有大量人口和消费潜力的金砖四国开始全面普及家庭汽车消费，这加剧了石油危机轰轰烈烈爆发！
于是人们提出了新能源汽车这个概念，尝试混合动力汽车、燃料电池汽车或者是太阳能汽车等等，然而经过几年摸索之后，大家发现这些模式都不能从根本上解决问题，只有纯电动汽车才能够满足快速削减石油消费的根本目标。
全球碳排放标准的推出强化了主要国家推动纯电动汽车产业普及的动力的欲望，由于汽车尾气和工业污染给大气层和地球生存环境带来日趋严重破坏，人类必需在未来二十年内努力将碳排放量指标恢复到合理水准，而削减碳排放量保护生存环境显然已经是比赚钱更迫切更紧急的事情。
推广和普及纯电动汽车是行之有效手段并且也是削减碳排放量重点方向之一！
近年中国人对汽车的需求急剧增长,达到了用井喷来形容的程度,汽车目前烧掉了汽油的85%,这还不算未来汽车拥有量的增长可能形成的新的需求.如今中国石油短缺,相当程度上依靠进口.可进口价格高涨不说,来源还没有保障.进口石油又成了中国战略家必须考虑的军事问题.从长远看中国的四轮车必须要寻找非石油替代动力.对烧油车来说纯电动车就是一个可能的替代.近几年来城市交通发生拥堵的主要原因是私家车急剧上升。
通过分析可知我国的人均可用交通资源甚少（与国外相比差十几倍），所以要改善交通首先必须设法减小交通工具载人的人均占用交通资源的“面积·时数”。
由于我国城市家庭呈小型化结构等因素，现实中，私家车在上下班高峰期所载人数几乎均为1—2人，即车载率总是相当低，这无疑是对紧缺交通资源极大的奢侈浪费。
所以电动微型轿车的推出无疑是节约交通资源和能源的体现！
大多数城市中国人的上班距离不超过20公里,在中国城市里,车速也很少能达到60公里.这样,一个重量约330公斤的（半个奥托大小）,载两个人,航程70~80公里.最大时速55公里的超微型城市上班车就可以满足很多人的需要.当然近距离也可以开电动两轮车上班.可下雨,冬天吹风,夏天晒太阳时就会感到不如封闭的超微型4轮电动车.并且二者安全性也是完全不同的.最近的信息是,日本的富士公司投产一种类似这种档次的纯电动车.（可以买来仿制）因日本的国情与中国类似,（上班距离短）一定可以获得成功.对一些收入低的家庭,这种车有较低的进入门坎,对一些富裕的家庭,这种车还可以作为家庭的第二辆车.在出城跑远路时用汽油车（混合动力车）,在城内跑近路时可用超微电动车.家里的妇女和老人也可以开.这样的超微低性能四轮城市电动上班车,中国量产价格可能在两万元以下,（重量是电动摩托车的4倍,价格约为电摩2500元的六倍）它几乎没有污染和噪音,通过性好,停车占地少,最重要的是:
可以节省约1/3的汽油使用量.种种迹象表明,象电动摩托车一样,这种穷富兼顾,老少皆宜的超微电可能成为销量最大的四轮乘用车,从而成为真正的国民车.
本课题从微型电动汽车的研究开发入手，重点进行微型电动汽车的总体设计，零部件选型，性能计算以及主要部件设计，为开发新型微型电动打下基础。
技术参数要求
载客量2至3人，动力源为蓄电池，额定功率5kw，主电深度不超过80%时，电动轿车最高时速35km/h，匀速行驶的行驶里程90km，作为城市老年人代步车使用，总体尺寸小，结构紧凑，重量轻，成本低。
可以满足城市工况的行驶要求。
技术路线
1.查阅并了解微型电动汽车国内外研究发展趋势，搜集相关资料。
2.进行微型电动汽车总体设计和零部件选型。
3.进行微型电动汽车总体性能计算。
4.运用Auto-cad软件进行微型电动汽车总体设计图纸。
1.1电动车发展历史
早在19世纪后半叶的1873年，英国人罗伯特·戴维森（RobertDavidsson）制作了世界上最初的可供实用的电动汽车。
这比德国人戴姆勒（GottliebDaimler）和本茨（KarlBenz）发明汽油发动机汽车早了10年以上。
戴维森发明的电动汽车是一辆载货车，长4800mm，宽1800mm，使用铁、锌、汞合金与硫酸进行反应的一次电池。
其后，从1880年开始，应用了可以充放电的二次电池。
从一次电子表池发展到二次电池，这对于当时电动汽车来讲是一次重大的技术变革，由此电动汽车需求量有了很大提高。
在19世纪下半叶成为交通运输的重要产品，写下了电动汽车需求量有了很大提高。
在19世纪下半叶成为交通运输的重要产品，写下了电动汽车在人类交通史上的辉煌一页。
1890年法国和英伦敦的街道上行驶着电动大客车，当时的车用内燃机技术还相当落后，行驶里程短，故障多，维修困难，而电动汽车却维修方便。
在欧美，电动汽车最盛期是在19世纪末。
1899年法国人考门·吉纳驾驶一辆44kW双电动机为动力的后轮驱动电动汽车，创造了时速106km的记录。
1900年美国制造的汽车中，电动汽车为15755辆，蒸汽机汽车1684辆，而汽油机汽车只有936辆。
进入20世纪以后，由于内燃机技术的不断进步，1908年美国福特汽车公司T型车问世，以流水线生产方式大规模批量制造汽车使汽油机汽车开始普及，致使在市场竞争中蒸汽机汽车与电动汽车由于存在着技术及经济性能上的不足，使前者被无情的岁月淘汰，后者则呈萎缩状态。
1.2国内外研究情况
目前主要发达国家在纯电动汽车领域内的动作：
1、美国——在燃料电池汽车与纯电动汽车之间徘徊
1991年，美国通用汽车公司、福特汽车公司和克莱斯勒汽车公司共同协议，成立了“先进电池联合体”（USABC），共同研究开发新一代电动汽车所需要的高能电池，并且与美国能源部签订协议在1991～1995年间投资2.26亿美元来资助电动汽车用高能电池的研究。
20世纪90年代中期，美国克林顿政府曾制订了发展电动车的“新一代汽车伙伴（PNGV）计划”，集中研究电池驱动的纯电动汽车。
但鉴于当时蓄电池技术还未能获得关键性突破，纯电动汽车一次充电后的续驶里程短，充电时间长，降低电池造价困难，在技术上也难以解决处理废旧电池二次污染、回收困难的问题，而且电池价格昂贵，商业化进展缓慢。
美国加州经过13年在环保及环保车辆的探索实践，表示不再积极鼓励发展纯电动汽车，而转向了燃料电池。
EV1、ChryslerEPIC等相继停产，通用曾经也宣布不再继续加大对纯电动汽车研究的投入，只是对已经在路上使用的电动汽车进行维护。
不过美国国家实验室还在继续进行纯电动汽车先进驱动系统、先进电池及其管理系统等的深入研究。
2002年，美国人开始意识到走了弯路，美国能源部批准经费l500万美元，用于“工业研究、开发和演示使用电池的电动汽车”的费用共担项目，包括使用效率和动力储存、供电质量等。
小型、低速、特种用途的纯电动汽车不断发展。
2、欧洲——拥有先进技术但工业化重视程度不足
与美国相比，欧洲更崇尚追求完美零污染的纯电动汽车。
成立于1990年的欧洲“城市电动车”协会至今在欧共体组织内已有60座城市参与，帮助各城市进行电动汽车可行性的研究和安装必要的设备，并指导城市的电动汽车运营。
其中最为成功和著名的就是电动标致106车型，这种以镍镉电池为动力的电动汽车已经在欧洲各国，尤其是在政府部门当中拥有大量的用户。
这与法国政府给予纯电动汽车高度重视和支持，出台了许多鼓励研发和生产产业化的优惠、支持、补贴和扶持政策密切相关。
法国政府、法国电力公司、标致-雪铁龙汽车公司和雷诺汽车公司签属协议，共同承担开发和推广电动汽车，共同合资组建了电动汽车的电池公司——萨夫特（SAFT）公司承担电动汽车的高能电池的研究和开发，以及电池的租赁和维修等工作。
但它终究还是没有能成功地解决一次充电后的续驶里程短的问题，因此也没有进行更大规模的扩张，而是更多地转向清洁柴油车的产业化。
目前，还有一些机构继续在做纯电动汽车的研究开发，例如体现法国政府意向的法国重要的国营企业，法国电力公司与达索集团签约了纯电动汽车的合作开发项目。
追随法国进行理论研究和产品开发的是比利时，主要集中在高等院校之中，例如布鲁塞尔和列日（Liege）大学。
但是比利时没有自己的汽车工业，没有很多的企业投资，只有有限的政府资助，缺乏实际运用效果。
此外还有意大利着重两轮纯电动车的研发和运营，瑞士则侧重研究超级电容器，尤其是电动城市轻轨方面的研究。
3、日本——嗅觉敏锐步步领先已提前进入推广期
日本从70年代开始开发纯电动车，许多汽车企业都陆续进行了一些产品发布与销售运行，但坚持下来进行研发和销售的只有大发和铃木两家。
到了90年代之后，由于环境等问题，一些大汽车企业重新开始研发第二代纯电动车，丰田、本田、日产等陆续进行了一些产品发布与销售运行。
然而由于技术与价格等方面的原因，在新能源汽车研发战略中，更多的日本汽车企业选择了混合动力汽车作为重点发展方向，坚持纯电动汽车蓄电池技术研发的重点落在三菱重工、富士重工等动力装备类企业。
纯电动汽车的产品开发向小型化发展，单人和2人车型成为主力车型，车辆技术、零部件技术、充电设施技术都已相对成熟。
截止到2002年，日本纯电动汽车的保有量为2696台。
目前，日本电动车辆协会、汽车协会、汽车电子协会等部门已经初步建立了一些纯电动汽车共同利用系统，进行实用化试运行和试运营。
我国纯电动汽车的研究开始于20世纪60年代，到了90年代掀起了一股电动汽车热，部分高校、汽车研究所以及生产企业联合开发充电电池和纯电动汽车，并取得了一些成果。
2001年，我国确立“十五”国家高新技术研究发展计划（863计划）电动汽车重大专项项目，明确了我国的电动汽车战略发展基本原则，即燃料电池汽车发展居首位、第二为混合动力电动汽车、纯电动汽车兼顾一下，提出“三横三纵”研发布局，并招标确定纯电动轿车由上汽奇瑞、天津汽车来牵头研制。
2006年开始实施的国家中长期科技规划对电动汽车研发战略也大体相同。
按照项目规定进程，纯动力电动汽车功能样车已经实现，纯电动轿车和纯电动客车在国家质检中心的型式认证试验中各项指标均满足有关国家标准和企业标准的规定，关键零部件高功率镍氢电池、锂离子电池性能有了较大提高。
在过去十年，中国已经成功取得了纯电动摩托车全球老大的位置，而汽车工业即始终在关键技术上落后于国际先进水平30年，这成为世界工厂最大的耻辱。
但在纯电动汽车技术开发上的差距并不大，几乎站在同一起跑线上，而且关键零部件技术平台相同，有专家认为研发水平最大差距不超过5年。
甚至在某些领域，如锌-空气电池和锂电池研究方面，已经达到世界领先水平。
与世界其他国家一样，电动汽车研发工作在我国也正在如火如荼的进行着。
"十五"期间，国家从维护我国能源安全、改善大气环境、提高汽车工业竞争力、实现我国汽车工业的跨越式发展的战略高度考虑，设立"电动汽车重大科技专项"，通过组织企业、高等院校和科研机构，集中国家、地方、企业、高校、科研院所等方面的力量进行联合攻关。
为此，从2001年10月起，国家共计拨款8.8亿元作为这一重大科技专项的经费。
我国电动汽车重大科技专项实施4年来，经过200多家企业、高校和科研院所的2000多名技术骨干的努力，目前已取得重要进展：
燃料电池汽车已经成功开发出性能样车，燃料电池轿车累计运行4000km，燃料电池客车累计运行8000km；混合动力客车已在武汉等地公交线路上试验运行超过14万km；纯电动轿车和纯电动客车均已通过国家有关认证试验。
目前纯电动轿车和纯电动客车均已通过国家质检中心的型式认证试验，各项指标均满足有关国家标准和企业标准的规定。
天津清源电动车辆有限公司等单位研发的纯电动轿车，其整车的动力性、经济性、续驶里程、噪声等指标已超过法国雪铁龙公司赠送的纯电动轿车和箱式货车，初步形成了关键技术的研发能力。
北京理工大学等单位初步完成了北京理工科凌电动车辆股份有限公司密云电动车辆产业化生产基地的建设，并于2003年12月30日顺利通过北京市公共交通总公司组织的示范运行车组验收。
小批量研发生产的4种车型、近40辆公交车即将投入北京市奥运电动示范车队的示范运行。
2008年3月9日，山东时风（集团）有限责任公司“经济型电动轿车”，经国家机动车质量监督检验中心（重庆）检测表明，整车技术指标符合企业技术标准，其中最高车速46.1km/h，耗电率8.0kwh/100km，一次充电续驶里程102km。
2008年预计生产1万辆，2009年达到5万辆，2010年达到10万辆【4】。
对于中国而言，大力发展和推广纯电动汽车拥有三重特殊战略意义——其一是中国持续增长的国民经济水平已经将能源消费提升至极限，如果纯电动汽车全面替代传统汽车，将会使得中国获得两倍至三倍以上的能源自由度，进而为经济可持续发展提供充足动力。
其二是中国从现在开始全面推广普及纯电动汽车，相当于在未来20年中把发达国家上百年工业化道路重新再走一遍，国内已经大量普及的传统汽车逐步淘汰升级，会带来巨大市场和新利润增长点。
其三是拥有13亿人口的中国在粗放式工业化进程中所遭遇的环境污染问题已经到了刻不容缓需要解决时刻，以前是用牺牲环境带保“鸡的屁”，目前出现了一个又能创造“鸡的屁”又能修复和保护环境之渠道，不赶快抓住机会还要等待什么呢？
机不可失，时不再来，中国必将继续推出一系列推广和普及纯电动汽车的国家级政策……
第二章纯电动汽车的原理与构造
电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。
电动汽车顾名思义就是主要采用电力驱动的汽车，大部分车辆直接采用电机驱动，有一部分车辆把电动机装在发动机舱内，也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子，其难点在于电力储存技术。
本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物较容易，也已有了相关技术。
由于电力可以从多种一次能源获得，如煤、核能、水力、风力、光、热等，解除人们对石油资源日见枯竭的担心。
电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，使发电设备日夜都能充分利用，大大提高其经济效益。
有关研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量，正是这些优点，使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个“热点”。
有专家认为，对于电动车而言，目前最大的障碍就是基础设施建设以及价格影响了产业化的进程，与混合动力相比，电动车更需要基础设施的配套，而这不是一家企业能解决的，需要各企业联合起来与当地政府部门一起建设，才会有大规模推广的机会。
优点:
技术相对简单成熟，只要有电力供应的地方都能够充电。
缺点:
目前蓄电池单位重量储存的能量太少，还因电动车的电池较贵，又没形成经济规模，故购买价格较贵，至于使用成本，有些使用价格比汽车贵，有些价格仅为汽车的1/3，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。
由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，但当前技术尚不成熟。
蓄电池——电流——电力调节器——电动机——动力传动系统——驱动汽车行驶
2.1主要结构及特点
电动汽车的组成包括：
电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。
电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。
电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。
电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。
电源
电源为电动汽车的驱动电动机提供电能，电动机将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。
目前，电动汽车上应用最广泛的电源是铅酸蓄电池，但随着电动汽车技术的发展，铅酸蓄电池由于比能量较低，充电速度较慢，寿命较短，逐渐被其他蓄电池所取代。
正在发展的电源主要有钠硫电池、镍镉电池、锂电池、燃料电池、飞轮电池等，这些新型电源的应用，为电动汽车的发展开辟了广阔的前景。
驱动电动机
驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。
目前电动汽车上广泛采用直流串激电动机，这种电机具有"软"的机械特性，与汽车的行驶特性非常相符。
但直流电动机由于存在换向火花，比功率较小、效率较低，维护保养工作量大，随着电机技术和电机控制技术的发展，势必逐渐被直流无刷电动机（BLDCM）、开关磁阻电动机（SRM）和交流异步电动机所取代，如无外壳盘式轴向磁场直流串励电动机。
电动机调速控制装置
电动机调速控制装置是为电动汽车的变速和方向变换等设置的，其作用是控制电动机的电压或电流，完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。
早期的电动汽车上，直流电动机的调速采用串接电阻或改变电动机磁场线圈的匝数来实现。
因其调速是有级的，且会产生附加的能量消耗或使用电动机的结构复杂，现在已很少采用。
目前电动汽车上应用较广泛的是晶闸管斩波调速，通过均匀地改变电动机的端电压，控制电动机的电流，来实现电动机的无级调速。
在电子电力技术的不断发展中，它也逐渐被其他电力晶体管（入GTO、MOSFET、BTR及IGBT等）斩波调速装置所取代。
从技术的发展来看，伴随着新型驱动电机的应用，电动汽车的调速控制转变为直流逆变技术的应用，将成为必然的趋势。
在驱动电动机的旋向变换控制中，直流电动机依靠接触器改变电枢或磁场的电流方向，实现电动机的旋向变换，这使得电路复杂、可靠性降低。
当采用交流异步电动机驱动时，电动机转向的改变只需变换磁场三相电流的相序即可，可使控制电路简化。
此外，采用交流电动机及其变频调速控制技术，使电动汽车的制动能量回收控制更加方便，控制电路更加简单。
传动装置
电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴，当采用电动轮驱动时，传动装置的多数部件常常可以忽略。
因为电动机可以带负载启动，所以电动汽车上无需传统内燃机汽车的离合器。
因为驱动电机的旋向可以通过电路控制实现变换，所以电动汽车无需内燃机汽车变速器中的倒档。
当采用电动机无级调速控制时，电动汽车可以忽略传统汽车的变速器。
在采用电动轮驱动时，电动汽车也可以省略传统内燃机汽车传动系统的差速器。
行驶装置
行驶装置的作用是将电动机的驱动力矩通过车轮变成对地面的作用力，驱动车轮行走。
它同其他汽车的构成是相同的，由车轮、轮胎和悬架等组成。
转向装置
转向装置是为实现汽车的转弯而设置的，由转向机、方向盘、转向机构和转向轮等组成。
作用在方向盘上的控制力，通过转向机和转向机构使转向轮偏转一定的角度，实现汽车的转向。
多数电动汽车为前轮转向，工业中用的电动叉车常常采用后轮转向。
电动汽车的转向装置有机械转向、液压转向和液压助力转向等类型。
制动装置
电动汽车的制动装置同其他汽车一样，是为汽车减速或停车而设置的，通常由制动器及其操纵装置组成。
在电动汽车上，一般还有电磁制动装置，它可以利用驱动电动机的控制电路实现电动机的发电运行，使减速制动时的能量转换成对蓄电池充电的电流，从而得到再生利用。
工作装置
工作装置是工业用电动汽车为完成作业要求而专门设置的，如电动叉车的起升装置、门架、货叉等。
货叉的起升和门架的倾斜通常由电动机驱动的液压系统完成。
结构特点
内燃机汽车的特点是装备有发动机、发动机控制装置、机械式动力转动系统、燃油箱、排气系统等，能量的补充方式为向燃油箱加入燃油，通常无法回收利用减速和下坡时的能量。
蓄电池电动车与内燃机汽车的最大区别是动力系统的差别，传统内燃机汽车动力系统的构造示意图如图所示，动力系统的起点是发动机，动力经离合器、变速器、万向节、传动抽、主减速器、差速器和驱动半轴传至车轮，其能源来自燃料箱，燃料可以是柴油、汽油、液化石油气、天然气和醇类等，用完之后可通过加油站补充。
蓄电池电动车汽车的最大特点是装备有蓄电池、电动机、电动机控制装置和能源管理系统等，能量的补充方式为充电，可在充电站或停车场进行，充电站使用的充电器多为快速充电器。
由于电动机被拖动时，即可发电，因此蓄电池电动汽车一般都带有可回收减速和下坡是能量回收（再生）系统。
纯电动汽车，相对燃油汽车而言，主要差别（异）在于四大部件，驱动电机，调速控制器、动力电池、车载充电器。
相对于加油站而言，它由公用超快充电站。
纯电动汽车之品质差异取决于这四大部件，其价值高低也取决于这四大部件的品质。
纯电动汽车的用途也在四大部件的选用配置直接相关。
纯电
升级会员 