【正文】 展望 本次設(shè)計雖然已經(jīng)結(jié)束，但是在仍然存在許多問題沒有解決，很多地方需要優(yōu)化，在今后的工作中需要繼續(xù)完善的地方有以下幾點： （ 1）優(yōu)化主減速比。 ??? (442) 兩螺栓孔連心線上壓力： NQP s` ??? ? (443) 式中 ? 為 Q與 P的夾角 臨界壓力： NPKPcr ??? (444) 式中 K 為穩(wěn)定安全系數(shù)，取 3 膜片厚度： ? ? mmE lPIt 3 23 ??? ???? ? ? (445) 取整數(shù) 4mm。主、從動齒輪的齒面接觸應(yīng)力是相同的。對于螺旋錐齒輪， 1b 一般 2b 比大 10%。 （ 2）從動錐齒輪大端分度圓直徑 2D 和端面模數(shù) m 對于單級主減速器， 2D 對驅(qū)動橋殼尺寸有影響， 2D 大將影響橋殼離地間隙；2D 小則影響跨置式主動齒輪的前支承座的安裝空間和差速器的安裝。 從動錐齒輪的支承選擇跨置式的，這種支承可以增大支承剛度，使軸承負荷減小，齒輪嚙合條件改善。固定速比與可變速比特點比較如表 46 所示。 本文在選擇電池組電壓時參考市場上現(xiàn)有相似車型電壓，根據(jù)國標(biāo)中推薦使用電源電壓等級，選取電壓為 360V，鋰電池單體電壓為 。 812 ??? ld ； ? ? 3421 ????? dCnT 查表得： 10?b ； 4?t ； mmH 300? ； mmW 500? 28 散熱帶數(shù)量： ? ? ? ? ???? bbbWN (421) 取 401?N 散熱器實際芯寬： ? ? mmbbbW ????? (422) 散熱器正面積： 21 4 5 7 0 8 5 mF ??? 選定冷卻水管尺寸為： ? ，布置兩排，總數(shù)量為： 78239 ?? 根，周圍大約33mm。 c? 為散熱管導(dǎo)熱系數(shù)，鋁材取 230W/（ m管片式散熱器結(jié)構(gòu)如圖 41所示。 水泵的選型 為了使動力系統(tǒng)中的熱量及時被冷卻液帶走，需要使用水泵加快冷卻液的循環(huán)速度。 表 41 整車結(jié)構(gòu)參數(shù)及性能要求 名稱 參數(shù) 單位 整車質(zhì)量 1090 Kg 載貨質(zhì)量 600 kg 空載最高車速 80 Km/h 滿載最高車速 60 Km/h 迎風(fēng)面積 M2 空氣阻力系數(shù) 滾動阻力系數(shù) + 最大爬坡度 20 % 續(xù)駛里程 100 km 傳動效率 輪胎規(guī)格 165/70R14 車輪滾動半徑 m 電動汽車所需轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩都來自于電動機，電動機功率大小直接影響到整車性能。 電池管理系統(tǒng) 系統(tǒng)管理 在電動汽車正常使用時，電池組會不斷的放電、充電，電池組中電壓，電流，溫度都會有不同程度的變化。鎳氫電池的缺點是價格比鎳鎘電池要貴好多，性能比鋰電池要差。根據(jù)電動汽車工作需要，平衡五個方面的取舍，獲得最優(yōu)方案。開關(guān)磁阻電動機及控制器如圖 33所示。感應(yīng)電動機可以再生制動實現(xiàn)車輛制動時的能量回收，因此在電動汽車上得以廣泛應(yīng)用。 滾動阻力與空氣阻力之和： rMdtdVgGFF mwf ??? (217) 式中 mM 為傳動系對驅(qū)動輪的力矩 電動汽車消耗的阻力功率： 1 112 2100 ??? ???????nnnnnnwf tt VVVVMPPP (218) 化簡得： 15 12 ??? ????nnnn tt VVMP (219) 式中 M 為整車質(zhì)量， V為行駛速度， t為時間 電動汽車克服滾動阻力和空氣阻力行駛單位里程消耗功率： ?????? ????????? ??? ??? 151 nnnn VVMVVMe (220) 電動汽車續(xù)駛里程是指電動車消耗掉電池中的電能所能行駛的最大距離 ，是電動汽車的一個重要指標(biāo)，降低電動車質(zhì)量，提高能量利用效率，對電動車發(fā)展極其重要。 12 圖 28 電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 電動汽車動力系統(tǒng)性能 本文設(shè)計的電動汽車動力系統(tǒng)與傳統(tǒng)的汽車動力系統(tǒng)不同，但是汽車系統(tǒng)性能評價上有共同之處。 圖 27 永磁同步電機特性曲線 從上圖可以看出，永磁同步電機滿足電動汽車對電動機低轉(zhuǎn)速高扭矩，高轉(zhuǎn)速恒功率的特性要求。汽車在不同的工況下對電動機特性要求不同，因此電動機需要滿足汽車在不同工況下保持較高的效率。雙聯(lián)式是左右兩臺電動機直接通過半軸將動力傳輸?shù)津?qū)動輪上，但是需要控制器控制電動機，實現(xiàn)差速功能，但是控制比較復(fù)雜，成本較高。類比傳統(tǒng)內(nèi)燃機的布置形式，電動汽車驅(qū)動電動機可分為前置式和后置式，其工作原理與傳統(tǒng)內(nèi)燃機相似。電動汽車工作時，蓄電池需要將存儲的電能釋放出來，充電或者制動時，蓄電池需要將外界能量存儲起來，蓄電池需要有較大的比功率、比能量和較長的循環(huán)壽命。 根據(jù)整車工作要求，計算出電動機、主減速器的參數(shù)，完成電機選型和主減速器校核。續(xù)駛里程是人們關(guān)注的一個重要問題，目前市場上存在的大部分純電動汽車續(xù)駛里程在300km 以下，而純電動貨車在 150km 以下，這一性能是在整個動 力系統(tǒng)運行良好的情況下才能實現(xiàn)，絕大多數(shù)電動汽車在實際使用時續(xù)駛里程會有不同程度度的降低，續(xù)駛里程根本無法與燃油汽車相提并論，這也是電動汽車占領(lǐng)市場最大的短板。本田公司電動汽車研發(fā)主要包括混合動力和燃料電池兩個方面，豐田公司則在混合動力電動汽車方面取得很大成功，日產(chǎn)公司生產(chǎn)的 Leaf，使用先進的電池技術(shù)，最大能夠支持 120 馬力的電動機，使用的電動機最大扭矩為 280Nm,快充模式下半小時可以將電池組充到 80%。美國政府逐年增加對電動汽車的研發(fā)投入，同時各大汽車廠也加大對電動汽車的研發(fā)力度 ，年銷售量超過 6萬輛的汽車廠需要實現(xiàn)年銷售量 EV3%、 PHEV3%或者 EV6%的目標(biāo)，而且美國有 7 個州加入零排放計劃 [2]。 隨著能源需求量不斷增加，環(huán)境污染問題日益嚴重，科學(xué)技術(shù)日新月異，發(fā)展純電動汽車勢在必行 [1]。純電動汽車是汽車行業(yè)以新能源技術(shù)為核心的一個重要發(fā)展方向，無污染、低能耗、低噪音是其技術(shù)重點，廣泛的電能來源，為其可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。 歐洲關(guān)注全球氣候變暖，注重溫室氣體排放問題，對二氧化碳排放有嚴格要 4 求，對乘用車 CO2排放提出要求，到 2020 年每輛乘用車平均排放量為 95g/km，到 2025 年減少至 70g/km，這一發(fā)展目標(biāo)的提出，大大推動了歐洲電動汽車的發(fā)展進程。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國雖然帶動汽車發(fā)展時間比較短，技術(shù)還未成熟，但是目前也在大力發(fā)展電動汽車， 2021 年我國確立電動汽車三縱三橫研發(fā)布局，承擔(dān)研發(fā)項目的企 業(yè)有上海汽車、奇瑞公司和天津汽車集團等，參與的高校有北京理工大學(xué)和上海交通大學(xué)。電動汽車技術(shù)要求高，有關(guān)零部件沒有形成生產(chǎn)規(guī)模，甚至還需要應(yīng)用新材料，所以生產(chǎn)成本高。 6 2 電動汽車動力系統(tǒng)組成及性能 電動汽車基本結(jié)構(gòu) 電動汽車系統(tǒng)組成 電動汽車主要由動力系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)組成，如圖 21所示。能量管理系統(tǒng)負責(zé)對蓄電 7 池中的能量管理分配，負責(zé)協(xié)調(diào)整車能量供給，使電池中能量的使用效率最大化。如圖所示驅(qū)動模式，動力從電動機通過離合器、變速器、傳動軸、主減速器、差速器、半軸到驅(qū)動輪。如圖 24即電動機驅(qū)動橋整體式布置形式。 （ 2）電動機相應(yīng)及時。 蓄電池 電動汽車的發(fā)展主要受到電池技術(shù)的制約，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，蓄電池技 11 術(shù)也有了很大進步，目前電動汽車主要使用的蓄電池為鋰電池，而燃料電池技術(shù)還不成熟，有待進一步研究。 電動汽車動力性 電動汽車的動力性評 價指標(biāo)和傳統(tǒng)汽車一樣包括最高車速、加速性能和爬坡性能三個指標(biāo) [9]。 電動車正常行駛時所需功率： ? ?tmvBPP ??? (221) 式中 BP 為電動車所需功率， vP 是電動車驅(qū)動功率， m? 是電機效率， t? 是傳動效率 電動車消耗能量： ? ? ? ?dtPUPUE BBt BBB ?? ?0 (222) 式中 BE 為消耗能量， ? ?BBPU 為驅(qū)動電壓， ? ?BBPU 為驅(qū)動電流 續(xù)駛里程： VPESBB ?? 1000 (223) 本章小結(jié) 本章介紹了電動汽車動力系統(tǒng)組成和結(jié)構(gòu)形式，通過分析四種驅(qū)動模式特點，結(jié)合本文設(shè)計要求，選擇電動機驅(qū)動橋結(jié)合式的結(jié)構(gòu)形式作為本文設(shè)計車輛的驅(qū)動模式，通過對關(guān)鍵零部件的分析，為電動機和電池的選型奠定基礎(chǔ)，通過對電動汽車動力性和經(jīng)濟性進行分析，為動力系統(tǒng)參數(shù)匹配提供了依據(jù)。但是感應(yīng)電動機也具有降低電網(wǎng)功率、調(diào)速范圍窄、不能平滑調(diào)速的缺點。 圖 33 開關(guān)磁阻電動機及控制器 永磁電動機分為兩種：永磁無刷直流電動機、永磁同步電動機。這也是目前電動汽車蓄電池領(lǐng)域需要攻克的難關(guān)。其高比功率特性完全可以滿足電動汽車啟動、加速和爬坡的要求，壽命也是鉛蓄電池的 2倍以上，而且安全，環(huán)保。為了保證整個電池組的整體性能，需要對各單體電池進行監(jiān)控、管理，從而保證電池組中各單體電池性能的一致性。如果電動機功率過大，后備功率就會很大，不僅使得電動機的質(zhì)量增大，而且會使電動機工作效率低下；反之，功率過小，不能滿足整車的性能要求，而且電動機經(jīng)常過載工作，導(dǎo)致電動機壽命大大縮短，甚至直接損壞 [12]。水泵的選擇對于整個冷卻系統(tǒng)性能起著至關(guān)總要的作用，其主要設(shè)計參數(shù)包括流量和揚程。 圖 41 管片式散熱器結(jié)構(gòu) 管帶式散熱器由扁平水管和波浪形散熱翅組成，性能較管片式散熱器提升很多，所以目前在汽車上廣泛使用。 K） 計算得： ? ?KmWK 散熱器總散熱面積： 1NSSS ??? 帶管 (423) 式中 27 7 2 mHS ????管 222 mTtHbtS ???????帶 (424) 帶入得： ?S 滿足散熱面積 。 計算單體電池數(shù)量： ??? uuN (425) 取整得： 113?N 按照電動汽車滿載以 50km/h 勻速行駛 100km，計算電池組能量： ?/????????????eleeleeler VsPtPW (426) 式中 ?/7614036003 ?