新型电动观光车设计Word格式文档下载.docx
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九、总结语34
一、执行总结
随着汽车工业的高速发展,全球汽车保有量的不断增加,汽车带来的环境污染、能源短缺等问题越来越突出。
各国政府及汽车行业普遍认识到节能减排是未来汽车技术发展的主攻方向。
新能源汽车的开发、研究一直是各国汽车工业发展的重中之重。
在氢能，混合动力车发展迅速的大环境下，电动汽车一枝独秀的发展迅速。
并且迅速占领了景区观光、巡逻等市场。
电动车具有高效、节能、低噪声、零排放等显著特点,在环保和节能方面具有不可比拟的优势。
因此发展电动汽车将是解决环境污染、能源短缺等问题的最佳途径。
产品选择
我校应这一历史形势也积极开发了纯电动车项目（BEG）。
该车瞄准了新中国国欣欣向荣的旅游行业用车和大公司参观用车.
市场竞争格局
经市场调查分析，在当前电动车市场上还没有一家真正的大品牌可以在中国的市场上独树一帜，独占鳌头的，而中国的旅游业却在大踏步的飞速发展，这必将带动电动车的大力发展加上环保的独特优势以及国家的扶持，这个市场是具有十分诱人的前景。
产品亮点和特色
这辆车融合了现如今许多领先技术，如能源回收系统，最新的轮毂电机（即电动轮）技术，还解决了阻碍电动汽车广泛发展的一大瓶颈——续航里程问题。
该车采用了质量轻、容量大安全性高的锂电池作为该车的主要动力，在再加上了质轻而又有刚性的铝合金刚性架以及高效的能量回收系统和太阳能电池使续航能力大大提高，达到了120km甚至更高。
该车载人数为9人，乘坐舒适。
作为观光车，座位设计的很合理，融入了我们“设计人性化”的理念，可以让乘客在安全、安静、平稳的环境中充分的享或路上的风景。
开阔的视野和宽敞的乘坐空间让乘客充分感受到乘坐过程的乐趣。
车体将大量使用透明且坚固的材料，是乘客更容易融入环境。
车顶可自动调节的太阳能电池板可以使乘客避免阳光的直射。
同时增加的更多科技含量的驾驶系统使驾驶员能轻松驾驶。
各个系统中均设置有传感器监控车辆的各项参数，在增加车辆行驶稳定性的基础上也大大的提高了车辆的安全性能。
该车的完全环保无污染是景区的首选观光车，独特的流线型造型加上蓝白相间的色调也与景区周围的环境完美的溶为一体，也会是景区的一道亮丽的风景线。
二、产品描述
产品提出背景
整车及外围参数
整车参数
性能
备注
1
动力系统
制动功率约5KW
制动扭矩约1400Nm后轮驱动
2
电池系统
磷铁锂离子电池
48v×
200Ah
3
控制系统
自主开发控制芯片
无级调速、动力轮差速
4
悬挂系统
四轮独立悬挂
5
车体系统
全铝合金外框扭力盒式
外围参数
车体尺寸
4080×
1530×
1840（mm）
爬坡能力
20%
续驶里程
约120KM
行驶速度
0-30KM/h
限载人数
11人
6
整备质量
约650KG
系统构成
1、铝合金车架
用铝合金制作的车架，使车体的质量大大降低。
。
但它的缺点是易弯曲。
经过多次对铝合金的改进，为了提高杨氏弹性模量，加大管道外径，使用扁平管，或者对铝管进行热处理等，制造出轻而有刚性的车架，这种最新的铝合金车架，具有足够的轻量与刚性。
铝合金是纯铝中加入Mg，Zn，Si，Cu等金属的合金。
铝本身具有轻量、可塑性好、耐腐蚀等优点，加入其他金属后显著提高了机械性能。
自行车所使用的铝合金多数为6000系（Al-Mg-Si）和7000系（Al-Zn-Mg-Cu）两种，经过热处理（铝耐高温，在高温下能改变性质）可以制成名种各样的材料。
综合分析各种牌号铝合金的性能。
2、铝合金车架的优点
（1）相比传统钢制车架，铝合金可以在达到设计要求的基础上做到重量更轻。
对于电动车来说，节能既可以行驶的更远。
（2）相对于传统钢制车架，铝合金车架的抗腐蚀性能好，能保证长时间使用的性能稳定。
（3）铝合金的德散热性能优于钢材的性能，可保证电池放电时的正常散热。
3、铝合金车架的缺点
（1）铝是弹性率及刚性低的材料。
因此采用封闭截面的管道材料分块焊接。
（2）需要进行热处理。
必需进行热处理，否则强度不够。
因此一般的规模不大的工厂无能力购买热处理设备。
尤其是6000系的铝合金管，多数情况是管道厂家指定热处理条件。
目前应用于汽车的铝合金包括:
车身覆盖件的铝合金板材;
铸铝件;
挤压型材;
锻造铝合金;
铝线材/铝合金复合材料等其他应用。
而铝合金用于车架只实现于飞机和自行车等领域，而汽车车架运用铝合金车架现目前应属于首例。
在我校参加的第二届及第三届中国节能竞技大赛时的参赛车制作时既是用牌号为6061的铝合金焊接的车架。
通过我们的不断计算和试验，解决了加工及焊接的技术问题，达到了设计要求。
4、铝合金车架的设计制作工艺
目前，只有高档轿车和轻量化跑车采用全铝合金车架构造。
因为全铝合金车架在批量生产上存在较大的难度。
（1）氩气保护焊接。
因为目前对铝合金的焊接方式较广泛的方法是采用氩气保护焊。
其焊接的质量对操作人员的技术有较高的要求，属于劳动密集型工作。
（2）螺栓联结。
其次，铝合金使用螺栓连接时必须使用较大直径的螺栓以防止连接处开裂。
资阳车辆厂多年焊接列车铝合金散热器，为我们全铝合金车架的制作给予了足够的技术支持。
决定采用弹性模量、断裂韧度均较高，可焊性能也较好的7005铝合金。
该种材料在汽车及轨道交通车辆结构主体上被广泛采用。
2、能量回收系统
能量回收系统是指一种应用中汽车或者轨道交通上的，能够将制动和下滑时产生的热能转换成机器能，并将其存储在电容器内或为动力电池充电，在使用时可迅速将能力释放。
能量回收问题对于提高EV的能量利用率具有重要意义。
电动汽车采用电制动时，驱动电机运行在发电状态，将汽车的部分动能回馈给蓄电池以对其充电，对延长电动汽车的行驶距离是至关重要的。
国外有关研究表明，在存在较频繁的制动与起动的城市工况运行条件下，有效地回收制动能量，可使电动汽车的行驶距离延长百分之十到百分之三十。
1.制动模式
电动汽车制动可分为以下三种模式，对不同情况应采用不同的控制策略。
（1）急刹车
配合机械制动，增大刹车力度，通过控制系统实现最合理的刹车偏重分配。
由于刹车时间短，其回收的能量主要储存在超级电容器中供车辆再次启动或加速过程的电能。
降低电池在启动和加速时的负担。
能量回收电路图
（2）中轻度刹车
代替机械制动产生制动力，使车辆平稳减速，提高乘员的舒适度。
回收的电能在电容器中储存满后开始向电池充电。
充电模式将在下文“锂电池系统”中详细描述，此处不再赘述。
（3）长时间减速刹车
在下坡或长时间滑行时长时持续的为电池充电，除了达到轻度刹车的作用外。
此功能可被广泛应用于山区和地形不平坦的道路情况中，回收大量的能量。
还可以很大程度的减少刹车的负担，避免刹车时间过长而引起的热衰退造成的刹车力不足甚至刹车失灵。
2制动能量回收的约束条件
实用的能量回收系统应满足以下要求：
（1）满足刹车的安全要求，符合驾驶员的刹车习惯。
（2）考虑驱动电机的发电工作特性和输出能力。
（3）确保电池组在充电过程中的安全，防止过充。
由以上分析可得能量回收的约束条件：
（1）根据电池放电深度的不同，电池可接受的最大充电电流。
（2）电池可接受的最大充电时间。
3能量回收停止时电机的转速及与此相对应的充电电流值。
制动能量回收控制算法功效的评价
以初始速度为60km／h的电制动典型过程为例，经仿真计算可得，回收能量占车体总动能的65．4％，其余的34．6％为机械刹车和电刹车过程中的损耗。
以我国轿车25循环工况为例，考虑到摩擦阻力及各部分效率的问题，回收能量占总耗能的23．3％。
3、锂电池
锂电池的优点
（1）安全性好；
经过各种严格条件测试，在过充过放、短路、热滥用、高温等情况下表现出良好的安全性能，均衡充电。
（2）绿色环保无污染；
该产品无论在生产过程，还是在使用过程均无任何污染情况发生，完全符合欧盟的RoHs指令和我国的相关规定。
（3）比能量高，同样功率的电池组，其体积与重量仅有铅酸电池的四分之一；
尤其是重量比能量，聚合物锂电池具有更为突出的独特优势。
在电动车上运用后，可以有效的降低车辆的整备质量，大大节约车辆空间，提高车辆的行驶距离。
（4）循环寿命长；
电芯循环寿命大于1500次，电池组循环寿命大于1200次。
按照每天循环放电一次的高强度使用工况，锂电组可以正常使用3年以上。
（5）设计柔性好：
可以根据设计要求制作相应的尺寸与形状。
（6）锂电池不具有充电记忆，再循环放电多次后仍能保持较高容量。
此特点很适应能量回收系统的要求，可以随时交替充放电而不影响电池的性能及寿命。
电动车采用的电池组采用下图所示的锂电池芯经过平衡放电芯片连接构成。
按照设计容量，需要5000mAh3.7V的电芯800块。
4、轮毂电机
轮毂电机的优点
制造工艺简单、轮毂电动机的采用为车辆省去了变速机构，很大程度上的消除了传动而造价低廉；
无齿轮减速，噪音很小，寿命、可靠性都很好；
调速方便。
过程引起的不良振动，减少了传动过程中能量的浪费。
利用电动机调速范围大，启动扭矩大的优点省去了离合器的设置，也减少了能量在传输过程中的浪费。
5、控制系统
我们准备自主开发该电动车的动力控制系统及供电分配系统。
就目前市场上较多的电动车来说，这是一项突破。
从国际上的应用成果来看，GM公司成功的将四轮独立驱动的轮毂电机运用在皮卡车上。
这一突破性成果使电动车不再需要传统的传动系统，既减少了能量传递过程中的损耗，也使车辆整备质量有所减轻。
我们设计的系统原理图如下：
转速传感器
能量回收系统
方向盘角度
传感器
太阳能电池板
信号流能源电流动力电流
该控制系统用于控制两个主电机和一辅助电路，以便驱动电动车。
该控制系统是第一断路器和第二断路器和一辅助电源变换器，将能量回馈系统和太阳能电池板所接收的直流电转变成额定电流对锂电池进行充电。
电动车的差速问题，我们计划通过采集前轮转速、转向架转动角度以及方向盘转动角度的变化通过控制电路的分析计算产生控制主电机的电流大小的信号而控制主电机的转速，从而达到差速的效果。
同时，控制系统管理锂电池组的电量，将电池组分成不同区域，保证释放能量和储存能量之间互不干扰，达到能量的最大使用效率。
6、太阳能电池板
运行成本低，容易安装，可以在不同的气候环境下使用。
可根据实际负载需求而进行精确的设计，维护费用低，不需要燃料，操作时无噪音，没有易磨损的活动部件，无污染，能长期在无人值守的环境下运行。
就四川盆地阴雨天气较多的特点，太阳能电池板没有作为主要供电的来源而是作为辅助能源以增加车辆行驶距离。
在车辆附近无充电电源的情况下仍能以较慢的速度轻载行驶至充电处。
除此之外，太阳能电池板在光照充足的时候可以自动选择为车内电路供电。
7、转向系统
电动车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转.转向轮有自动回正能力，在行驶状态下，转向轮不会产生自振，转向盘没有摆动，转向传动机构和悬架导向装置产生的运动不协调，车轮产生的摆动小，转向灵敏，最小转弯直径小，操纵轻便，转向轮传给转向盘的反冲力小，转向器和转向传动机构中有间隙调整机构，转向系应有使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置，转向盘转动方向与电动车行驶方向的改变相一致。
8、乘座系统设计
该电动观光车采用11座的标准来设计的，第一排驾驶、副驾驶两人，第二三四排各未3人，共11人。
而为了使这辆车更舒适，我们采用的是单人座并排的方式。
按照正常人的体重尺寸设计，一个体重65公斤的人，需要座椅的宽度大概是45厘米最舒适最自然，而为了适应比较胖的人的体型，我们适当的增加了座椅的宽度，采用了50厘米的宽度，这样一排三人就需要150厘米的车宽。
而人坐下的时候前后宽度是1米左右，所以4排总共长度设计是4米。
车身高度1.75米身高的人坐下来的高度大概是150厘米左右，所以车身高度设计的是180厘米，这样让乘客感觉更舒适宽敞。
作为观光车，乘客的视野会很大程度上影响乘客的乘坐感受。
所以，观光车的顶部主体为透明材料构成。
骨架上设置轨道，太阳能电池板通过控制可以在轨道上滑动。
一方面可以阻挡阳光直射进车内影响乘客，另一方面可以将太阳能电池板对准阳光照射方向，最大程度上利用太阳能。
9、减震系统
液压式减震器的结构同吸入式泵基本相似，不同之处只是液压减震器的钢体上端是封闭的，而阀门上留有小孔。
当后轮遇到凸起的路面受到冲击时，缸筒向上移动，活塞在内缸筒里相对往下移动。
此时，活塞阀门被冲开向上，内缸筒腔内活塞下侧的油不受任何阻力地流向活塞上侧。
同时，这一部分油也通过底部阀门上的小孔流入内、外缸筒之间的油腔内。
这样就有效地衰减了凹凸路面对车辆的冲击负荷。
而当车轮越过凸起地面往下落时，缸筒也会跟着往下运动，活塞就会相对于缸筒向上移动。
当活塞向上移动时，油冲开底部的阀门流向内缸筒，同时内缸筒活塞上侧的油经活塞阀门上的小孔流向下侧。
此时当油液流过小孔过程中，会受到很大的阻力，这样就产生了较好的阻尼作用，起到了减震的目的。
10、刹车和减速系统
该电动观光车在能量回馈系统的基础上，通过轮毂电机切割磁感线所产生的阻力来达到制动和减速的效果，而且运用这个系统也可以通过切割磁感线的强度的大小来实现汽车下滑控制速度的快慢的同时也回收了部分下滑产生的能量。
现在汽车在减速和刹车时基本上大多数能量都浪费在了刹车时说产生的热量上，能量回馈系统刚好解决了这一问题，也提供了一种新的减速方式。
但是，在驻车刹车和车速较慢时，通过能量回馈系统进行刹车的效果大大降低。
此时机械刹车系统产生主要制动力，以保证行车安全。
11、散热系统
由于锂电池对使用的温度有较高的要求，所以在使用时要对其保证合适的温度（20~60℃）。
为了保证电池的使用安全而专门开发的电动车电池散热系统可以保证电池工作在合适的温度。
该系统建立在铝合金管道型车架的基础之上。
铝合金本身具有良好的散热性能，电池系统即被设置在铝合金车架的周围。
车架即作为强度结构连接悬挂系统并支持车体，在散热系统中又作为电池的散热通风管道。
该系统有温控电路控制，分为两个工作状态：
1.电池温度在40℃以内时，靠车辆行驶时吹进集风箱内的空气自然冷却。
2.电池温度超过40℃时，位于集风箱后部的风扇开始工作，随温度变化调速而对电池实现最佳功耗的冷却。
12、安全系统
由于该电动观光车的设计时速是25km/h，而且该电动观光车的运行环境是在人口密集的学校。
车辆与行人之间距离较近，所以车体的设计上避免突出的尖角及可能刮擦到行人的部件。
在车辆外观配色上使用较鲜艳和醒目的颜色使行人容易注意。
所用的玻纤车身较钢板有较大的弹性，可以在碰撞时吸收能量。
有传感器随时监控车辆的各项参数，如电池温度、胎压等。
开发了锂电池的平衡放电芯片控制锂电池组的每个电芯的均衡放电。
上述的散热系统也会自动调节风扇的功率来保证电池的正常工作温度。
保证电池充放电的安全。
13、玻纤车身
玻纤的优点
（1）拉伸强度高，伸长小（3%）。
（2）弹性系数高，刚性佳。
（3）弹性限度内伸长量大且拉伸强度高，故吸收冲击能量大。
（4）为无机纤维，具不燃性，耐化学性佳，抗腐蚀性能强。
（5）吸水性小。
（6）尺度安定性，耐热性均佳。
（7）加工性佳，可做成股、束、毡、织布等不同形态之产品。
（8）透明可透过光线。
（9）与树脂接着性良好之表面处理剂之开发完成。
（10）对于单件生产，价格相对便宜
（11）较钢板，玻璃纤维的车身比较轻，减少了整车的重量。
14、悬挂系统
悬挂系统是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其功能是传递作用在车轮和车架之间的力和力矩，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车平顺行驶。
悬挂系统应有的功能是支持车身，改善乘坐的感觉，不同的悬挂设置会使驾驶者有不同的驾驶感受。
该电动管观光车采用的是独立悬挂系统，其优点是：
质量轻，减少了车身受到的冲击，并提高了车轮的地面附着力；
可用刚度小的较软弹簧，改善汽车的舒适性；
可以使发动机位置降低，汽车重心也得到降低，从而提高汽车的行驶稳定性；
左右车轮单独跳动，互不相干，能减小车身的倾斜和震动。
三、产业可行性分析
一、中国电动汽车发展现状
中国电动汽车的研发与国外基本处于同一起跑线上，技术水平与产业化差距相差较小。
“十五”期间，国家从维护中国能源安全、改善大气环境、提高汽车工业竞争力及实现中国工业的跨越式发展的战略高度考虑，设立了“电动汽车重大科技专项”，通过组织企业、高等院校和科研院所等方面的力量进行联合攻关。
“八六三”计划中涉及这一领域的投资达8.8亿元人民币。
中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，目前已取得了重大进展。
如燃料电池汽车已经成功开发出性能样机，燃料电池轿车累计运行4000km，燃料电池客车累计运行8000km；
混合动力汽车正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已通过国家有关认证试验。
二、汽车发展应用情况
近年来，我国汽车行业发展迅速。
截止2008底，我国的汽车保有量已经高达6467万辆，成为世界第四大汽车生产国和第三大汽车消费国。
据国务院发展研究中心估计，2020年我国汽车保有量将高达1.31亿辆。
汽车产业发展路线：
随着汽车数量的增多，汽车排放的二氧化碳量急剧增加，加速了地球变暖趋势。
当前，二氧化碳的排放中25%来自汽车。
据有关部门测算，每燃烧一亿吨油将产生二氧化碳3亿吨。
在我国，汽车排放的污染已成为城市大气污染的重要因素。
我国现在已经取代美国成为全球最大的碳排放国，从国际环境来看，《京都议定书》的减排协议将于2012年届满，各缔约国于2009年年底在哥本哈根展开新的谈判，决定的2012～2017年的全球减排协议，我国面临的碳减排压力越来越大。
因此，推广使用清洁能源汽车，是国家节能减排，也是国家在碳减排压力下经济转型的必然选择。
世界汽车产业正经历着从石油到非石油的转变：
从汽/柴油到天然气或生物燃料，再到电能或氢气，二氧化碳的排放量逐渐减少，直至排放量为零。
目前清洁能源汽车发展遵循的路线：
图1低碳汽车路线图
图2汽车产业动力系统发展路线图
三、我国纯电动汽车发展分析
汽车界人士普遍认为没有环保就没有汽车业的未来。
而纯电动汽车由于具有效率高、零排放、噪音低等特点，一时间是为各大汽车企业争相研制的热点，而且纯电动汽车一旦产业化成功，它不仅可以继承传统汽车对钢铁、有色金属、机械设备、电子仪器等诸多主导产业的拉动作用，还可以成功避免石油资源濒临枯竭的困境。
因此，发展纯电动汽车产业对我国的汽车产业是一次千载难逢的机遇，当然也面临不少困难。
1、我国发展纯电动汽车的机会分析
1.1我国石油资源匮乏
据最新公布的数据显示，2008年，我国石油净进口19985万吨，同比增长12.5％，石油对外依存度进一步上升，达到51.3％。
持续增长的石油消费所带来的对石油进口的依赖，严重威胁中国的能源安全，并阻碍中国经济的持续发展。
而近年来，我国机动车燃油消耗量占全国总油耗的比例不断上升，2000年为33．8％，2006年为46％。
预计到2020年，机动车燃料需求将占到石油总消费59％。
汽车将成为石油消耗增长的主要因素，发展纯电动汽车对于我国减少石油资源的消耗有着重大的意义。
1.2生态环境污染日益严重
目前，在中国的大中城市，汽车尾气已经是造成大气污染的主要原因，但是随着人们购车欲的不断加强，我国汽车保有量仍以每年比较高的速度增长，这势必会引起城市空气质量不断恶化。
同时，由于我国国产汽车单车排放污染程度同美国、日本相比高出几倍甚至几十倍，更加剧了大气污染。
在日趋严峻的环境问题面前，开发污染小、无尾气的纯电动汽车显得尤为迫切。
1.3提高我国汽车产业竞争力的需要
在传统汽车制造领域，我国在内燃机汽车技术上距国际先进水平有近20年的差距，民族汽车企业要想与国际巨头一决高下还有很长的路要走。
但在纯电动汽车等环保型汽车的生产研发方面我国的技术与国外的差距不大，在某些方面甚至领先，这意味着纯电动汽车的发展为我们创造了一次很好的机会，我们应该抓住机遇，在世界纯电动汽车领域建立自身的优势，迅速抢占新一轮汽车创新的制高点，取得有利地位，提高我国汽车工业的国际竞争力。
发展电动车已经被认为是中国汽车跨越发展的一次机会。
1.4我国庞大的汽车消费市场
据中国汽车工业协会的统计显示，2009年一季度，我国汽车总销量达到267.88万辆，一举超越美国，成为世界汽车销售第一大国。
据有关部门统计，2009年中国汽车行业的产销量双双突破了1300万辆，使中国的汽车消费市场又跃上一个新台阶。
中国庞大的汽车消费市场也为中国纯电动汽车的发展提供了无限的机遇。
1.5我国消费者环保意识以及收入水平的不断提高
中国消费者非常关注环境保护问题，并且大多数消费者在对待环境保护问题的态度上是很积极的，并愿意为保护环境付出实际行动和做出自己的努力。
在同等的价格下，56％的中国被调查者更愿意购买环保的产品，并且有38％的人愿意支付更多一点的钱来购买这种产品。
中国消费者不断增强的环保意识为环保节能的纯电动汽车的发展提供了前提，同时消费者收入的不断增长则为纯电动汽车的发展提供了经济上的保证。
2、我国发展纯电动汽车的优势分析
2.1国家对纯电动汽车各种项目的技术支持
我国非常重视纯电动汽车的发展，对于电动车的研究工作基本上与发达国家是在同一时期开展起来的。
早在20世纪70年代，清华大学就开始了纯电动汽车的研究工作。
1992年，国家科委就把纯电动汽车的研究列入国家“八五”期间重点攻关研究项目；
“九五”期间，纯电动汽车研究项目再一次被列入国家重大科技产业工程项目。
通过10年的攻关研究，我国在纯电动汽车技术方面取得了重大突破，为国家“十五”纯电动汽车技术和产业的发展奠定了坚实的基础。
2001年，我国正式启动了“十五”国家高新技术研究发展计划（863）之纯电动汽车重大科技专项，从
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