【正文】 40 5 結論與展望 結論 本文基于東風小康某款廂式貨車，系統(tǒng)的闡述了電動汽車的基本組成及布置形式，通過查閱文獻和實際調查，了解小型電動汽車 的發(fā)展現(xiàn)狀，并對電動汽車部分關鍵技術進行研究分析，主要針對電動汽車的電動機、主減速器進行設計選型。 上述按 ? ?csce TT ,min 計算的最大彎曲應力不超過 700MPa；按 cFT 計算的疲勞彎曲應 35 力不應超過 210MPa，破壞的循環(huán)次數(shù)為 6106? 。 為了嚙合平穩(wěn)、噪聲小和具有高的疲勞強度，對于轎車， 1Z 一般不少于 9；對于貨車， 1Z 一般不少于 6。 h。 wt? 為水泵進出水溫差，取 500C 計算得： kWQw ? 帶入數(shù)據(jù)得： mS? 求得散熱器面積，根據(jù) QC/T 2902591，選擇汽車管帶式散熱器芯子型式尺寸。 散熱器設計 散熱器是冷卻系統(tǒng)散發(fā)熱量的主要部件，其作用是將循環(huán)水中的熱量散發(fā)到外界，降低循環(huán)水的溫度，達到冷卻電動機和控制器的目的 。 電池管理系統(tǒng)如圖 35 所示。 表 31 不同類型蓄電池性能比較 電池類型 鉛酸電池 鎳氫電池 鋰離子電池 正極 PbO2 NiOOH LiCoO2 電解液 H2SO4 KOH LiPF6 負極 Pb MH C 能量密度（ Wh/kg） 30 6080 100 基本電壓 2V 自我放電率（月） 5% 30% 10% 可充電次數(shù) 200500 500 1000 容忍過充電率 高 低 非常低 最佳放電率 30%50% 80% 60% 容許負載 高 最低 低 最快充電 8H 2H 3H 工作溫度 20600C 20600C 20600C 估計成本 25 70 100 鉛酸電池：電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的一種 蓄電池 。交流感應電動機及控制器如圖 32 所示。 能量消耗率是指電動汽車在規(guī)定的實驗條件下，對電池重新充電，充電所需要電能與行駛距離的比值。電動機對 工作環(huán)境要求較高，所以應該具備高可靠性，便于維修的特點。布置方式可分為前輪驅動、后輪驅動、四輪驅動，不 管哪種布置方式，都需要用到控制器控制電動機，實現(xiàn)差速的目的，此布置方案對技術要求最高，成本也是最高的，目前應用不廣泛。驅動電機是整個電動汽車的核心部件，其有兩個左右，啟動、加速和正常行駛時，電動機需要根據(jù)控制傳來的指令將電能轉化為機械能提供給驅動輪，下坡或制動時，電動機成為發(fā)電機，將驅動輪通過傳動系傳來的機械能轉化為電能儲存在蓄電池中。 2021 年第十一屆北京國際汽車展覽會上，各大汽車廠家推出新型電動汽車，東風、一汽、奇瑞等國內各大汽車制廠也制定的電動汽車發(fā)展計劃。 國內外研究現(xiàn)狀 追溯電動汽車發(fā)展起源，比內燃機還要早十幾年，但是電動汽車對技術要求較高，受技術限制所以電動汽車發(fā)展一直落后于內燃機發(fā)展。近幾年，科學技術發(fā)展迅速，同時世界各國對環(huán)境污染問題高度重視，所以電動汽車發(fā)展也迎來新機遇 [2]。同年，第二十五屆電動汽車大會在深圳開幕，此次是有史以來最大規(guī)模的電動車國際會議， 對我電動車發(fā)展起到了推動作用 [8]。 圖 21 電動汽車系統(tǒng)組成 傳動系是動力傳遞的重要組成部分，負責將電動機輸出的動力傳遞給驅動輪，制動時動力反向傳遞，其結構和傳動比的選擇對整車動力性和經(jīng)濟性有重大影響。布置形式如圖 8 23 所示。 10 電動汽車使用的電動機種類較多，各電動機性能特點也不同，如表 21所示列出幾種常用的電動機性能特點比較。 能量經(jīng)濟性是指電動汽車以各種預定要求所達到的續(xù)駛里程與動力電池再充電到原有狀態(tài)所需要的電能之比。 17 圖 32 交流感應電動機及控制器 開關磁阻電動機 :開關磁阻電動機驅動系統(tǒng)包括功率變換器、開關磁阻電動機、控制器和傳感器四部分。應用廣泛，成本低、控制簡單，技術成熟，質量穩(wěn)定，可靠性高。 圖 35 電池管理系統(tǒng) 本章小結 本章重點對電動汽車的關鍵技術 —— 電動機技術和蓄電池技術做了詳細的 20 介紹，通過對比分析各種類型的電動機和蓄電池的性能參數(shù)，結合實際需求，最終確定電動機類型為永磁同步電動機，蓄電池類型為鋰離子蓄電池。 散熱器包括管片式和管帶式兩種。芯子中冷管分為咬口管和高頻對焊管，如圖 43所示，本文選用高頻對焊管。 電池參數(shù)選取 經(jīng)過計算選取動力電池參數(shù)如表 45 所示。 當主傳動 比主。 本文取 0k =1， mk =， vk =， sk =，從上圖知主動錐齒輪 wJ 為 ，從動錐齒輪 wJ 為 ，計算得： 從動錐齒輪彎曲強度： M Paw ??? 主動錐齒輪彎曲強度： M P aw ??? 計算應力小于許用應力所以可靠。 （ 1）本文設計小型電動汽車驅動形式為電動機與驅動橋組合式。單級錐齒輪主減速器經(jīng)校核，完全能滿足工作要求，其傳動比為 。取法見圖 45。 為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強度，主、從動齒輪齒數(shù)和應不少于 40。計算電池容量： AhUWC essdod r ??? ? (429) 取 AhC 31? 綜上所述，電池組容量為 31Ah，單體電池數(shù)目為 113塊，最大放電能量為 0C） 。水泵揚程理論上是可以通過流體力學公式計算出來的，但是由于設計水道復雜，流量分配難以確定，所以本文水泵揚程根據(jù)經(jīng)驗估取為 10m。充電需要用專用的充電設備進行充電，充電設備多種多樣，包括接觸式和感應式充電器，根據(jù)汽車需要選擇適合的充電器。不同類型蓄電池性能比較如表 31 所示。此外，感應電動機控制策略有轉速控制、矢量控制、變壓變頻控制、效率優(yōu)化控制、自適應控制和變級控制等。 爬坡度可以根據(jù)牽引力確定： ? ?gwrt M FFFi ??? (29) writ FFFF ??? (210) 2221 1sin r rr f fdfd ? ????? (211) 式中 ? ? MgFFd wt /?? (212) 電動汽車加速度計算： ? ?rwft fdgMg FFFdtdVa ?????? ? (213) 加速時間： 14 ?????? V DrtPVa dVAVCMgfriT MdVdtt 0 200 ? ? (214) 轉動慣量系數(shù)： 22021 MrIiMrI PdW ???? (215) 電動汽車在良好路況下正常行駛時，最大車速阻力： ???????? ?? 2m ax761403600 VACMgfF fDrv (216) 電動汽車經(jīng)濟性 電動汽車經(jīng)濟性是指電動汽車電池充滿的情況下，正常行駛的最大距離，其評價指標為能量消耗率、能量經(jīng)濟性和比能量消耗率。 （ 3）電動機安全可靠，便于維修。 圖 22 傳統(tǒng)驅動模式 輪轂電動機驅動式：輪轂電動機驅動式就是將電動機設計在驅動輪中，這種驅動模式既節(jié)省了空間又簡化了傳動路徑?？刂破魇钦麄€動力系統(tǒng)的控制中心，需要接收 加速（減速）踏板傳來的信號，然后進行處理，將執(zhí)行指令傳遞給驅動電機，電動機根據(jù)指令輸出相應的功率、扭矩，動力通過主減速器、差速器、半軸傳遞到驅動輪，從而實現(xiàn)駕駛員的駕駛意圖。 2021 年國家進一步加大對電動汽車的發(fā)展力度，出臺了《汽車產(chǎn)業(yè)調整振興規(guī)劃》、電動汽車“十城千輛”等項目。毫無疑問，純電動汽車將使人類文明發(fā)展進入更高階段，所以，純電動汽車的發(fā)展對我國應對環(huán)境污染，能源短缺問題有著重大意義。 國外研究現(xiàn)狀 目前世界很多國家與企業(yè)都在發(fā)展電動汽車，但是研發(fā)重點不盡相同 [3]。 2021 年第十五屆青島國際車展，上汽大通展出 EV80 電動車，此款車型是國內首發(fā)的純電動寬體輕型客車， 5 續(xù)駛里程為 370km，采用高效的大容量磷酸鐵鋰電池技術， 2 小時即可充滿，比亞迪也帶來多款新能源汽車。能源系統(tǒng)主要包括蓄電池、能量管理系統(tǒng)和充電器組成。 圖 23 輪轂電機驅動式 電動機驅動橋整體式：電動機驅動橋整體式可分為同軸式和雙聯(lián)式。 表 21 電動機性能特點比較 項目 直流電動機 交流感應電動機 永磁無刷電動機 開關磁阻電動機 功率密度 低 中 高 較高 峰值效率（ %） 8589 9095 9597 90 負荷效率（ %） 8097 9092 8587 7886 轉速（ r/min） 40008000 1202115000 4000100000 15000 可靠性 一般 好 優(yōu)秀 好 電機尺寸 大 中 小 小 電機質量 重 中 輕 輕 控制性能 最好 好 好 好 控制器成本 低 高 高 一般 綜合評價 差 一般 優(yōu) 較優(yōu) 永磁同步電機具有高效率、高功率密度和高可靠性的有點，目前純電動汽車市場使用廣泛，本文選用永磁同步電動機。 比能量消耗率是指電動汽車能量消耗率與整車質量的比值。具有結構簡單、體積小、可靠性高和成本低的有點，轉速比較高。其缺點是質量中，體積大，不能滿足汽車續(xù)駛里程長的要求，其次壽命較其他電池短，更換次數(shù)頻繁。 21 4 電動汽車動力系統(tǒng)參數(shù)匹配 電動機參數(shù)匹配： 為了使電動機更好的匹配整車性能，本文首先列出了車輛的結構參數(shù)和性能要求，部分參數(shù)為設計車輛的期望值。管片式散熱器由水管和散熱翅片組成，翅片可以加快熱量的散發(fā)，達到冷卻循環(huán)水的效果。 圖 43 咬口管與高頻對焊管 選擇兩排管，即 D2 型，結構如圖 44所示， b= l=14。 表 45 電池參數(shù)表 參數(shù)名稱 參數(shù)要求 單體電池類型 鋰離子電池 單體電池電壓 單體電池容量 31Ah 電池組總數(shù)量 113 電池組電壓 360 冷卻方式 水冷 循環(huán)壽命 1600 單體電池連接方式 串聯(lián) 傳動系參數(shù)設計 傳動系有固定速比和可變速比兩種，固定速比采用固定齒輪傳動，結構簡單，成本低，而可變速比需要用到離合器和變速器，結構復雜，成本高。較大時，盡量使 1Z 取得少些，以便得到滿意的離地間隙。 圖 45 齒輪彎曲應力綜合系數(shù) 輪齒接觸強度 錐齒輪輪齒的齒面接觸應力為： 301102 ??jvfmZpj bjk kkkTDc? (436) 式中 j? 為錐齒輪輪齒的齒面接觸應力