【正文】 宜的超微電可能成為銷量最大的四輪乘用 車 ,從而成為真正的國(guó)民車 . 本課題從微型電動(dòng)汽車的研究開發(fā)入手，重點(diǎn)進(jìn)行微型電動(dòng)汽車的總體設(shè)計(jì)，零部件選型，性能計(jì)算以及主要部件設(shè)計(jì)，為開發(fā)新型微型電動(dòng)打下基礎(chǔ)。推廣和普及純電動(dòng)汽車是行之有效手段并且也是削減碳排放量重點(diǎn)方向之一！ 近年中國(guó)人對(duì)汽車的需求急劇增長(zhǎng) ,達(dá)到了用井噴來形容的程度 ,汽車目前燒掉了汽油的 85%,這還不算未來汽車擁有量的增長(zhǎng)可能形成的新的需求 . 如今中國(guó)石油短缺 ,相當(dāng)程度上 依靠進(jìn)口 .可進(jìn)口價(jià)格高漲不說 ,來源還沒有保障 .進(jìn)口石油又成了中國(guó)戰(zhàn)略家必須考慮的軍事問題 .從長(zhǎng)遠(yuǎn)看中國(guó)的四輪車必須要尋找非石油替代動(dòng)力 .對(duì)燒油車來說純電動(dòng)車就是一個(gè)可能的替代 .近幾年來城市交通發(fā)生擁堵的主要原因是私家車急劇上升。對(duì)整車動(dòng)力學(xué)匹配計(jì)算，主要部件的選擇 。電動(dòng)汽車是由車載動(dòng)力電池作為能量源的零排放汽車。近些年來，電動(dòng)汽車的研制熱潮在全世界范圍內(nèi)興起，逐步向小批量商業(yè)化生產(chǎn)的方 向發(fā)展。按照動(dòng)力性能要求，運(yùn)用汽車?yán)碚?、電?dòng)機(jī)和電池相關(guān)知識(shí)，對(duì)電動(dòng)機(jī)的功率、傳動(dòng)比，蓄電池進(jìn)行主要參數(shù)設(shè)計(jì)與匹配計(jì)算 。通過分析可知我國(guó)的人均可用交通資源甚少 (與國(guó)外相比差十幾倍 )，所以要改善交通首先必須設(shè)法減小交通工具載人的人均占用交通資源的“面積 技術(shù)參數(shù)要求 載客量 2 至 3 人，動(dòng)力源為蓄電池，額定功率 5kw，主 電深度不超過 80%時(shí)，電動(dòng)轎車最高時(shí)速 35km/h，勻速行駛的行駛里程 90km，作為城市老年人代步車使用，總體尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，成本低。 。這比德國(guó)人 戴姆勒 （ Gottlieb Daimler）和本茨（ Karl Benz）發(fā)明汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車早了 10年以上。在 19 世紀(jì)下半葉成為交通運(yùn)輸?shù)闹匾a(chǎn)品，寫下了電動(dòng)汽車需求量有了很大提高。 1899年法國(guó)人考門 目前 主要發(fā)達(dá)國(guó)家在純電動(dòng)汽車領(lǐng)域內(nèi)的動(dòng)作： 美國(guó) —— 在燃料電池汽車與純電動(dòng)汽車之間徘徊 1991 年，美國(guó)通用汽車公司、福特汽車公司和克萊斯勒汽車公司共同協(xié)議，成立了 “ 先進(jìn)電池聯(lián)合體 ” （ USABC），共同研究開發(fā)新一代電動(dòng)汽車所需要的高能電池，并且與美國(guó)能源部簽訂協(xié)議在 1991～ 1995年間投資 能電池的研究。 EV ChryslerEPIC 等相繼停產(chǎn)，通用曾經(jīng)也宣布不再繼續(xù)加大對(duì)純電動(dòng)汽車研究的投入，只是對(duì)已經(jīng)在路上使用的電動(dòng)汽車進(jìn)行維護(hù)。 歐洲 —— 擁有先進(jìn)技術(shù)但工業(yè)化重視程度不足 與美國(guó)相比，歐洲更崇尚追求完美零污染的純電動(dòng)汽車。法國(guó)政府、法國(guó)電力公司、標(biāo)致 雪鐵龍汽車公司和雷諾汽車公司簽屬協(xié)議，共同承擔(dān)開發(fā)和推廣電動(dòng)汽車，共同合資組建了電動(dòng)汽車的電池公司 —— 薩夫特（ SAFT）公司承擔(dān)電動(dòng)汽車的高能電池的研究和開發(fā)，以及電池的租賃和維修等工作。但是比利時(shí)沒有自己的汽車工業(yè)，沒有很多的企業(yè)投資，只有有限的政府資助，缺乏實(shí)際運(yùn)用效果。然而由于技術(shù)與價(jià)格等方面的原因，在新能源汽車研發(fā)戰(zhàn)略中，更多的日本汽車企業(yè)選擇了混合動(dòng)力汽車作為重點(diǎn)發(fā)展方向，堅(jiān)持純電動(dòng)汽車蓄電池技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)落在三菱重工、富士重工等動(dòng)力裝備類企業(yè)。 我國(guó)純電動(dòng)汽車的研究開始于 20 世紀(jì) 60 年代，到了 90 年代掀起了一股電動(dòng)汽車熱，部分高校、汽車研究所以及生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)合開發(fā)充電電池和純電動(dòng)汽車，并取得河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 5 了一些成果。在過去十年，中國(guó)已經(jīng)成功取得了純電動(dòng)摩托車全球老大 的位置，而汽車工業(yè)即始終在關(guān)鍵技術(shù)上落后于國(guó)際先進(jìn)水平 30 年，這成為世界工廠最大的恥辱。 十五 期間，國(guó)家從維護(hù)我國(guó)能源安全、改善大氣環(huán)境、提高汽車工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、實(shí)現(xiàn)我國(guó)汽車工業(yè)的跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略高度考慮，設(shè)立 電動(dòng)汽車重大科技專項(xiàng) ，通過組織企業(yè)、 高等院校和科研機(jī)構(gòu)，集中國(guó)家、地方、企業(yè)、高校、科研院所等方面的力量進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)。天津清源電動(dòng)車輛有限公司等單位研發(fā)的純電動(dòng)轎車，其整車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、續(xù)駛里程、噪聲等指標(biāo)已超過法國(guó)雪鐵龍公司贈(zèng)送的純電動(dòng)轎車和箱式貨車，初步形成了關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)能力。 2021 年預(yù)計(jì)生產(chǎn) 1萬輛， 2021 年達(dá)到 5萬輛， 2021 年達(dá)到 10 萬輛 【 4】 。 電動(dòng)汽車顧名思義就是主要采用電力驅(qū)動(dòng)的汽車，大部分車輛直接采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，有一部分車輛把電動(dòng)機(jī)裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，也有一部分直接以車輪作為四臺(tái)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其難點(diǎn)在于電力儲(chǔ)存技術(shù)。有關(guān)研究表明，同樣的原油經(jīng)過粗煉，送至電廠發(fā)電，經(jīng)充入電池，再由電池驅(qū)動(dòng)汽車，其能量利用效率比經(jīng)過精煉變?yōu)槠?，再?jīng)汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車高，因此有利于節(jié)約能源和減少二氧化碳的排量，正是 這些優(yōu)點(diǎn)，使電動(dòng)汽車的研究和應(yīng)用成為汽車工業(yè)的一個(gè) “熱點(diǎn) ”。由于對(duì)環(huán)境影響相對(duì)傳統(tǒng)汽車較小，其前景被廣泛看好，但當(dāng)前技術(shù)尚不成熟。電 動(dòng)汽車的其他裝置基本與內(nèi)燃機(jī)汽車相同 。 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 8 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的作用是將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過傳動(dòng)裝置或直接驅(qū)動(dòng)車輪和工作裝置。 早期的電動(dòng)汽車上，直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速采用串接電阻或改變電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)線圈的匝數(shù)來實(shí)現(xiàn)。從技術(shù)的發(fā)展來看，伴隨著新型驅(qū)動(dòng)電機(jī)的應(yīng)用，電動(dòng)汽車的調(diào)速控制轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髂孀兗夹g(shù)的應(yīng)用，將成為必然的趨勢(shì)。 傳動(dòng)裝置 電動(dòng)汽車傳動(dòng)裝置的作用是將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳給汽車的驅(qū)動(dòng)軸，當(dāng)采用電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)裝置的多數(shù)部件常?？梢院雎?。在采用電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)汽車也可以省略傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的差速器。作用在方向盤上的控制力，通過轉(zhuǎn)向機(jī)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)一定的角度，實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。在電動(dòng)汽車上，一般還有電磁制動(dòng)裝置，它可以利用驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的控制電路實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)電運(yùn)行，使減速制動(dòng)時(shí)的能量轉(zhuǎn)換成對(duì)蓄電池充電的電流，從而得到再生利用 。蓄電池電動(dòng)車與內(nèi)燃機(jī)汽車的最大區(qū)別是動(dòng)力系統(tǒng)的差別，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造示意圖如圖所示，動(dòng)力系統(tǒng)的起點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力經(jīng)離合器、變速器、萬向節(jié)、傳動(dòng)抽、主減速器、差速器和驅(qū)動(dòng)半軸傳至車輪，其能源來自燃料箱，燃料可以是柴油、汽油、液化石油氣、天然氣和醇類等，用完之后可通過加油站補(bǔ)充。相對(duì)于加油站而言，它由公用超快 充電站 。這取決于制造商對(duì)整車檔次的定位和用途以及市場(chǎng)界定、市場(chǎng)細(xì)分。電機(jī)及調(diào)速控制器的選用和配制對(duì)整車檔次和價(jià)位也有影響。純電動(dòng)汽車之四大部件及公用充電站之大型充電機(jī)，專用電纜、線纜連接器乃至計(jì)費(fèi)、收費(fèi)系統(tǒng)，這是汽車行業(yè)新的零部件，沒它們將是無米之炊，沒做到位、不完善則是短腿受其制約。 將來符合國(guó)際和符合市場(chǎng)需求的純電動(dòng)汽車必定遵守以下幾項(xiàng)： 電動(dòng)車輛研發(fā)制造運(yùn)營(yíng)必須符合國(guó)家各項(xiàng)相關(guān)法規(guī)。且具有耐久的壽命，具備超快充電（ 23C以上電流）的功能。根據(jù)車輛用途和行駛場(chǎng)合設(shè)定最高車速，且不得超過交通法規(guī)的限定值，以合理選擇電動(dòng)機(jī)的功率和配置電池組容量。 以目標(biāo)市河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 11 場(chǎng)需求為依據(jù)，提供實(shí)用、合適車型滿足之，力求做到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、功能諸方面的綜合統(tǒng)一。環(huán)保的電池、耐久的壽命、夠用的電量、超快的充電、完善的網(wǎng)絡(luò)、到位的服務(wù)。在驅(qū)動(dòng)汽車時(shí)有時(shí)使用 12 或24 塊電池，有時(shí)則需要更多。噪聲對(duì)人的聽覺、神經(jīng)、心血管、消化、內(nèi)分泌、免疫系統(tǒng)也是有危害的。有些研究表明，同樣的原油經(jīng)過粗煉，送至電廠發(fā)電，經(jīng)充入電池，再由電池驅(qū)動(dòng)汽車，其能量利用效率比經(jīng)過 精煉變?yōu)槠?，再?jīng)汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車高，因此有利于節(jié)約能源和減少二氧化碳的排量。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維修方便 電動(dòng)汽車較內(nèi)燃機(jī)汽車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)、傳動(dòng)部件少，維修保養(yǎng)工作量小。但從發(fā)展的角度看，隨著科技的進(jìn)步，投入相應(yīng)的人力物力，電動(dòng)汽車的問題會(huì)逐步得到解決。 對(duì)電源系統(tǒng)的要求如下 : (1) 高的比能量和能量密度 ； (2) 高的比功率和功率密度 ； (3) 快速充電和深度放電的能力 ； (4) 使用壽命長(zhǎng) ； (5) 自放電率小 , 充電效率高 ； (6) 安全性能良好 , 且成本低廉 ； (7) 免維修 ； (8) 對(duì)環(huán)境無危害 , 可回收性好。由于鎘鎳電池性能價(jià)格比不如鉛 蓄電池而且存在鎘污染，性能優(yōu)良的 MHNi電池有可能很快進(jìn)入市場(chǎng)。h/kg 能量密度 W 鋰電池工作原理：充電時(shí)鋰離子從氧化物正極晶格脫出，通過鋰離子傳導(dǎo)的有機(jī)電解液后遷移嵌入到碳負(fù)材料負(fù)極，負(fù)極處于富鋰態(tài)，正極處于貧鋰態(tài)，同時(shí)電子的補(bǔ)償電荷從外電路供給到碳負(fù)極，保證負(fù)極的電荷平衡 工作原理 。 LixMyOz 為鋰化過渡金屬氧化 物。 微型電動(dòng)車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能與其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)直接相關(guān)，當(dāng)前驅(qū)動(dòng)方案主要有四種：機(jī)械驅(qū)動(dòng)布置方案、機(jī)電集成化驅(qū)動(dòng)布置方案、機(jī)電一體化驅(qū) 動(dòng)布置方案、輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)布置方案。代表 車 型比 亞 迪汽 車 公 司的 純電動(dòng) 汽 車 ET。通常，外轉(zhuǎn)子型采用低速外傳子電機(jī)，電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速在 1000－ 1500r/min 左右，無任何減速裝置，電機(jī)的外傳子與車輪的輪輞固定或者集成在一起，車輪的轉(zhuǎn)速與電機(jī)相同。 圖 輪轂電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式 高速內(nèi)轉(zhuǎn)子的輪轂電機(jī)具有較高的比功率，質(zhì)量輕，體積小，效率高，噪聲小，成本低；缺點(diǎn)是必須采用減速裝置，使效率降低，非簧載質(zhì)量增大，電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速受線圈損耗、摩擦損耗以及變速機(jī)構(gòu)的承受能力等因素的限制。 輪轂電機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)由于電機(jī)電制動(dòng)容量較小，不能滿足整車制動(dòng)效能的要求，通常需要附加機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)。 電機(jī)應(yīng)用類型與特點(diǎn)分析 輪轂電機(jī)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)按照電機(jī)磁場(chǎng)的類型分為徑向磁場(chǎng)和軸向磁場(chǎng)兩種類型。 國(guó)內(nèi)外典型輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 日本慶應(yīng)義塾大學(xué)環(huán)境信 息學(xué)部清水浩教授領(lǐng)導(dǎo)的電動(dòng)汽車研究小組在過去的十幾年中，一直以基于輪轂電機(jī)的全輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車為研究對(duì)象，至今已試制了五種不同型式的樣車。 2021 年，最新推出了以鋰電池為動(dòng)力源，采用 8個(gè)大功率交流同步輪轂電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)大轎車 KAZ，最高時(shí)速達(dá)到 311km/h。圖 KAZ 的前、后輪轂電機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。該一體化輪轂電機(jī)系統(tǒng)的永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的額定功率為 ，峰值功率可達(dá)到 80kw，峰值扭矩為 670Nm，額定轉(zhuǎn)速為 950rpm，最高轉(zhuǎn)速為 1385rpm，而且額定工況下的平均效率可達(dá)到 %。為了提高輪轂電機(jī)的外形通用性，考慮在一定功率范圍內(nèi)的輪轂電機(jī)采用相同的外形結(jié)構(gòu)。 對(duì)于內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車，需要通過多級(jí)變速箱來近似實(shí)現(xiàn)理想的汽車驅(qū)動(dòng)特性，如圖 所示。 缺點(diǎn)是： （ 1）傳動(dòng)鏈長(zhǎng)，傳動(dòng)效率低； （ 2）通常要求使用高轉(zhuǎn)速大功率電機(jī)，對(duì)電機(jī)性能要求高。所謂輪邊電機(jī)方式是指每個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪由單獨(dú)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，但是電機(jī)不是集成在車輪內(nèi)，而是通過傳動(dòng)裝置（例如傳動(dòng)軸）連 接到車輪。與輪邊電機(jī)方式相比，輪轂電機(jī)方式具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，主要包括： （ 1）可以完全省略傳動(dòng)的傳動(dòng)裝置，整體動(dòng)力利用效率大大提高； （ 2）輪轂電機(jī)使得整車總布置可以采用扁平化的底盤結(jié)構(gòu)型式，車內(nèi)空間和布置自由度得到極大的改善； （ 3）車身上幾乎沒有大功率的運(yùn)動(dòng)部件，整車的振動(dòng)和噪聲舒適性得到極大改善； （ 4）輪轂電機(jī)方式便于實(shí)現(xiàn)四輪驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)型式，有利于極大改善整車的動(dòng)力性能； （ 5）輪轂電機(jī)作為執(zhí)行元件，利用響應(yīng)速度快和準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)便于實(shí)現(xiàn)包括線控驅(qū)動(dòng)、線控制動(dòng)以及線控整車動(dòng)力學(xué)控制在內(nèi)的整車動(dòng)力學(xué)集成控制，提高整車的主動(dòng)安全性。這種布置難以充分發(fā)揮電動(dòng) 汽車的優(yōu)勢(shì)。 車輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn) 電動(dòng)汽車車輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是利用獨(dú)立控制的電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)汽車的車輪，車輪之間沒有機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)。 3) 對(duì)車輪采用制動(dòng)能量回收系統(tǒng)，則可大大提高汽車能量利用效率，且與采用單電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車相比，其能量回收效率也獲得顯著增加。它的功用是把路面作用于車輪上的垂直反力（支承力）、縱向反力、（驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力）和側(cè)向反力以及這些反力所造成的力矩都要轉(zhuǎn)遞到車架上，以保證汽車的正常行駛。 2）獨(dú)立懸架其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是車橋做成斷開的，每一側(cè)的車輪可以單獨(dú)地通過彈性懸架與車架連接，兩側(cè)車 輪可以單獨(dú)跳動(dòng)，互不影響。另外。 獨(dú)立懸架具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1） 在懸架彈性元件一定的變形范圍內(nèi)，兩側(cè)車輪可以單獨(dú)運(yùn)動(dòng)，而互不影響，這樣在不平道路上行駛時(shí)可減少車架和車身的振動(dòng)，而且有助于消除轉(zhuǎn)向輪不斷偏擺的不良現(xiàn)象。 3） 采用斷開式車橋，發(fā)動(dòng)機(jī)總成的位置便可降低和前移，使汽車質(zhì)心下降，提高了汽車的行駛穩(wěn)定性。獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，維修不便。評(píng)價(jià)時(shí)常從以下幾個(gè)方面進(jìn)行： 側(cè)傾中心高度 汽車在側(cè)向力的作用下，車身再通過左、右車輪中心的橫向垂直平面內(nèi)發(fā)生側(cè)傾時(shí)，相對(duì)于地面的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心，稱為側(cè)傾中心。 車輪定位參數(shù)的變化 車輪相對(duì)車身上下跳動(dòng)時(shí)，主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、車輪外傾角及車輪前束等定位參數(shù)會(huì)發(fā)生變化。 橫向剛度 懸架的橫向剛度影響操縱穩(wěn)定性。因此，懸架占用的空間尺寸也用來作為評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。不等長(zhǎng)的雙橫臂式獨(dú)立懸架多應(yīng)用于轎車前輪上。目前，汽車上廣河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 26 泛采用上下臂不等長(zhǎng)的雙橫臂式獨(dú)立懸架（主要用于前懸架）和麥弗遜式獨(dú)立懸架。具有車輪接地性能好，縱橫兩向承受外力的能力強(qiáng)的特點(diǎn)，從而可獲得良好的操縱穩(wěn)定性。 雙橫臂式獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1．縱向平面內(nèi)上、下橫臂的布置方案 上、下橫臂軸抗前俯角的匹配對(duì)主銷后傾角的變化有較大影響。