【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的氧在催化劑的作用下在燃料電池中經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電能，并作為主要?jiǎng)恿υ打?qū)動(dòng)的汽車。 燃料電池電動(dòng)汽車，其特點(diǎn)主要表現(xiàn)在： 1）能量轉(zhuǎn)化效率高。燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率可高達(dá) 60～ 80%，為內(nèi) 燃機(jī)的 2～3 倍 2）零排放 。燃料電池的燃料是氫和氧，生成物是清潔的水 3）氫燃料來(lái)源廣泛 ,可以從可再生能源獲得 ,不依賴石油燃料 下圖為電動(dòng)汽車的典型構(gòu)造圖 雙線表示機(jī)械連接，粗線表示電氣連接；細(xì)線表示控制信號(hào)連接，線上的箭頭表示電功率和控制信號(hào)流動(dòng)的方向。 德州學(xué)院 汽車工程 系 20xx 屆 交通運(yùn)輸 專業(yè) 畢業(yè)論文 圖 21 根據(jù)從制動(dòng)踏板和加速踏板輸人的信號(hào)，電子控制器發(fā)出相應(yīng)的控制指 來(lái)控制功率轉(zhuǎn)換器的功率裝置的通斷，從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)和電源之間的功率流。當(dāng)電動(dòng)汽車制動(dòng)時(shí)，再生制動(dòng)的能源被電源吸收，此 時(shí)功率流的方向要反向。能量管理系統(tǒng)和電控系統(tǒng)一起控制再生制動(dòng)及其能量的回收，能量管理系統(tǒng)和充電器一起控制充電并監(jiān)測(cè)電源使用情況。輔助動(dòng)力供給系統(tǒng)主要給動(dòng)力轉(zhuǎn)向、空調(diào)、制動(dòng)及其他輔助裝置提供動(dòng)力。 1） 根據(jù)不同的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可將電動(dòng)汽車分為如圖六種不同結(jié)構(gòu)形式。 圖 (a)由發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的燃油車發(fā)展而來(lái)，結(jié)構(gòu)和性能類似燃油車。 圖 (b)由于沒(méi)有離合器和可選的變速檔位，不能提供理想的轉(zhuǎn)矩／轉(zhuǎn)速特性，不適合使用發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油汽車。 圖 (c)與發(fā)動(dòng)機(jī)橫向前置前輪驅(qū)動(dòng)的燃油汽車布置方法類似，在小型電動(dòng)汽車上應(yīng)用 最普遍。 圖 (d)采用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)通過(guò)固定速比的減速器分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)車輪，便于實(shí)現(xiàn)電子差速，因此不必選用機(jī)械差速器。 德州學(xué)院 汽車工程 系 20xx 屆 交通運(yùn)輸 專業(yè) 畢業(yè)論文 圖 (e)將上述電動(dòng)機(jī)安裝在車輪里面，稱為輪轂電動(dòng)機(jī)，可進(jìn)一步縮短電動(dòng)機(jī)到驅(qū)動(dòng)車輪的傳遞路徑。 圖 22 2) 采用不同類型的儲(chǔ)能裝置，如不同的蓄電池 、燃料電池、超大電容和高速飛輪等，將構(gòu)成六種典型的電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu) 圖 23 a)串聯(lián)式 b)并聯(lián)式 1 德州學(xué)院 汽車工程 系 20xx 屆 交通運(yùn)輸 專業(yè) 畢業(yè)論文 c)并聯(lián)式 2 d)混聯(lián)式 1 e)混聯(lián)式 2 f)混聯(lián)式 3 3 動(dòng)力輸出固定裝置的設(shè)計(jì)方案 動(dòng)力源固定裝置的 分析 設(shè)計(jì) 電動(dòng)汽車 最為核心的組成部分就是其動(dòng)力裝置，鑒于電動(dòng)汽車的分類其動(dòng)力裝置可以概括為兩類：電池與發(fā)動(dòng)機(jī)。配備內(nèi)燃機(jī)的車型屬于先進(jìn)比較流行的混合動(dòng)力汽車 HY 車型。由于內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力輸出已經(jīng)成熟，其在汽車底盤的安裝也已經(jīng)有完善的運(yùn)行與檢查標(biāo)準(zhǔn)，因此在本文就不在對(duì)內(nèi)燃機(jī)的固定裝置進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。本部分主要是 針 對(duì)電池動(dòng)力輸出固定裝置的分析設(shè)計(jì)。 首先，分析動(dòng)力源的基本結(jié)構(gòu) ， 自身 的 物理化學(xué)特性以 及其使用特點(diǎn)，以確定固定裝置的基本 設(shè)計(jì)原則 與 特性。 圖 31 它由正負(fù)極板 、 隔板 、 電解液 、 溢氣閥 、 外殼等部分組成。極板是鉛酸蓄電池的核心部件，正極板上的活性物質(zhì)是二氧化鉛，負(fù)極板上的活性物質(zhì)是海綿狀純鉛。隔板作用是隔離正 、 負(fù)極板，防止短路；作為電解液的載體，能吸收大量的電解液，它還是正極板產(chǎn)生的氧氣到達(dá)負(fù)極板的通道，以順利建立氧循環(huán)，減少水的損失。電解液由蒸餾水和純硫酸按一定比例配制而成， 主要是參與電化學(xué)反應(yīng)。電池槽中裝入一定密度的電解液后，由于化學(xué)反應(yīng)，正 、 負(fù)極板間會(huì)產(chǎn)生約為 的電動(dòng)勢(shì)。溢氣閥 位于電池的頂部，起到安全 、 密封和防爆等作用。 德州學(xué)院 汽車工程 系 20xx 屆 交通運(yùn)輸 專業(yè) 畢業(yè)論文 鎳氫電池與鋰離子電池在 構(gòu)造 上 與蓄電池本質(zhì)一致，但是使用不同的極板材料與電解液溶劑 。 鎳氫電池中不含 有 鉛，而且對(duì)外在的環(huán)境影響抵御力 強(qiáng)，工作狀態(tài) 安全可靠。鋰離子 的電解液為使鋰鹽溶解， 而 采用 了 混合溶劑為主的有機(jī)溶劑， 以滿足嚴(yán)酷的化學(xué)反應(yīng)條件 ，這是 其有別與其他電池的突出方面，而它另 一突出特點(diǎn)是可以做成 任意 形狀。 使用特點(diǎn) 方面 ， 電動(dòng)汽車電池的使用特點(diǎn)是其他電源電池不能相比的， 存在或可能存在高速移動(dòng)、劇烈震動(dòng)、高溫工作、快速充放電，潛在著撞擊、刺傷、短路、跌落、浸水、火 燒、甚至槍擊的可能性。 圖 32 此外電動(dòng)汽車在噪聲方面有著特殊的要求，由于其本身（特別是純電動(dòng)汽車）的動(dòng)力輸出聲音較內(nèi)燃機(jī)汽車相比要小得多， 再由于價(jià)格 等各方面 因素 大多電動(dòng)汽車并沒(méi)有采用專用的隔音 降噪 裝置 。 車內(nèi)噪音主要來(lái)自動(dòng)力輸出系統(tǒng)，有效控制動(dòng)力輸出過(guò)程中 噪聲將可以 有效 提高電動(dòng)汽車的實(shí)用性。 綜上，可以得出在對(duì)動(dòng)力電源固定 裝置 的設(shè)計(jì)要求： 1） 有效固定 ,消除移動(dòng)晃動(dòng) 等不安全的運(yùn)動(dòng) 現(xiàn)象 ； 2） 整體密封 ，消除外在環(huán)境對(duì)電池 的 物理化學(xué)影響； 3）采取適 度減震措施，避免劇烈震動(dòng)與過(guò)多的噪聲 ； 4）高強(qiáng)度保護(hù)，避免撞擊后電池發(fā)生爆炸，有害氣體泄漏等； 5）可以快速拆卸，以方便對(duì)電池的維護(hù)與更換； 6）盡量控制整體重量，以減少對(duì)能量的消耗 而 提高能量利用率； 德州學(xué)院 汽車工程 系 20xx 屆 交通運(yùn)輸 專業(yè) 畢業(yè)論文 設(shè)計(jì)的具體思路與過(guò)程 : 1）材料的選擇 。 在現(xiàn)階段為達(dá)到控制重量的要求，一方面是在不降低強(qiáng)度保證安全的前提下，采用特殊的結(jié)構(gòu)；另一方面是采用新型材料。進(jìn)行結(jié)構(gòu)與材料的設(shè)計(jì)選取是首要工作。 在設(shè)計(jì)思路上，對(duì)電池的密封與固定采用內(nèi)層密封與外層加固相結(jié)合的方式。對(duì)內(nèi)層整體密封的材料選擇上，考慮到其要根據(jù)電池組裝量的 不同而使用不同用量與焊接量，總體調(diào)查得出對(duì)其使用量是較大的部位，使用高等 合金材料確實(shí)可以有效的降低整個(gè)固定裝置的重量，但 高等 合金材料的性價(jià)比并不適合以經(jīng)濟(jì)實(shí)惠為賣點(diǎn)的電動(dòng)汽車， 而純粹使用碳素鋼即便是再?gòu)?qiáng)度與 剛性方面 比 Q235A更好地 Q235B也難以可靠的保證在特殊條件下 汽車 對(duì) 剛度與強(qiáng)度的要求，使用 5mm 以上中厚板材的 Q235B 雖然可以達(dá)到使用要求，但其整體重量將顯著增加，難以達(dá)到控制重量的要求， 因此選用 低合金 鋼是比較合適的選擇。 在眾多不同牌號(hào)的 低合金 鋼中， 理想的選擇是 Q345B， Q345B 的化學(xué)成分為 ：C≤ ， Mn ≤ ， Si≤ ， P≤ ， S≤ ； ， 屈服點(diǎn) :345Mpa,抗拉強(qiáng)度 :470630Mpa，伸長(zhǎng)率控制在 21%， 并且 進(jìn)行 20℃ 下的沖擊試驗(yàn)以驗(yàn)證韌性指標(biāo) 。 其綜合性能良好，低溫性能有保證，塑性好 ，同時(shí) 適宜 大面積焊接。 在外層加固的裝置選材上，由于內(nèi)層 已經(jīng) 具備整體密封能力，在外層 可 通過(guò)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使用較少的材料進(jìn)行 再 加固。因此考慮性價(jià)比 ,安全，加工等各方面可以選用中厚板材的碳素鋼 Q235B，雖 相對(duì) 重量 有所 上升，但整體 使 用量較少，依然可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定設(shè)計(jì)要求。 2）確立假設(shè) 選擇 的電池規(guī)格。電動(dòng)汽車的電池裝量采用電池的串聯(lián)，并聯(lián)或混聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)多種配置， 72V 120AH,72V 200AH 是較常見(jiàn)的配置。選用 2 個(gè)電池組進(jìn)行 固定裝置的 設(shè)計(jì)， 針對(duì)其他電池容量的設(shè)計(jì)可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，設(shè)計(jì)思路保持一致。每個(gè)電池組的尺寸確定為 315*200*115（ mm） 。 3） 內(nèi)層固定裝置的具體設(shè)計(jì) 在固定箱的底部需要加裝部分減振降噪裝置，因此在底部要預(yù)留出足夠空間。在常用的隔振材料中，空氣彈簧過(guò)于高檔，不具備實(shí)際應(yīng)用性。采用橡膠與金屬?gòu)椈上嘟Y(jié)合的方式是合適的選擇，橡膠可以用于 高頻振動(dòng)的積極和消極隔振，金屬?gòu)椈沙休d能力大，變形量大。兩者配合可以增大阻尼，成為良好的承壓型減器。需要注意的是要給橡膠留出膨脹空間，因此在固定箱的底部可以焊接與其寬度 相 德州學(xué)院 汽車工程 系 20xx 屆 交通運(yùn)輸 專業(yè) 畢業(yè)論文 等的支撐板 。 前部，中部，后部各一個(gè) 。尺寸為 505*36* /Q345B 熱軋鋼 板 。 圖中虛線處即為 3條 減振支撐板。焊接方式為 角焊（高度 3mm, 5 段，間距 60mm） 。 組合減振裝置 樣式 常用的支柱式的 橡膠 體結(jié)構(gòu)。其 高度 為20mm，布滿固定箱的底部，在減振裝置的上面覆蓋 厚的 Q235A 的薄板，非 剛性連接，在其上進(jìn)行電池直接 固定裝置的設(shè)計(jì)。 圖 33 圖 34 圖紙 說(shuō)明： 1） 圖中板厚 為 Q235A 蓋板 ， 尺寸 ： 505*325*（ mm） 德州學(xué)院 汽車工程 系 20xx 屆 交通運(yùn)輸 專業(yè) 畢業(yè)論文 2） 圖中 標(biāo)示尺寸 為預(yù)設(shè)高度，預(yù)留了 足夠 后續(xù)空間，在 設(shè)計(jì)過(guò)程中 會(huì)對(duì) 此 高度尺寸重新 校核修正 。 3） 標(biāo)注為 的為同底部構(gòu)造 一致的組合減振裝置，在底部布設(shè)減振裝置后，對(duì)側(cè)面同樣要進(jìn)行對(duì)晃動(dòng)，水平移動(dòng)進(jìn)行過(guò)濾，維持電池的平穩(wěn)。對(duì)電池進(jìn)行有效固定的最主要裝置為底部的固定角鐵和上層壓框。每個(gè)電池組在 底 部布置4 根 固定 角鋼 ，在縱向上布置全尺寸的 2 根 角鋼 即尺 寸為 40*40**315 的 角鋼，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池縱向的全部包裹。在橫向位置布置的是 2根 局部尺寸的角鋼，其尺寸為 40*40**88，實(shí)現(xiàn)在橫向位置的固定。 在焊接前，對(duì)每根角鋼進(jìn)行適度打磨處理，使其粗糙度盡量降低，已消除在安裝電池過(guò)程中安裝間隙。 由此在前后左右對(duì)每個(gè)電池組實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙固定， 兩組 角鋼使用二氧化碳保護(hù)焊焊接在蓋板上 4） 焊接要求：焊角高度 ，連續(xù)焊接，每處角鋼焊接 4 處。 在對(duì)電池底部進(jìn)行有效固定后，進(jìn)行對(duì)電池頂部的固定。底部采用的是焊接固定，每組固定角鋼不會(huì)出現(xiàn)相對(duì)蓋板的運(yùn)動(dòng)，而在對(duì) 電池 頂部 的固定中，應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面： 1） 在日后對(duì)電池的日常使用維護(hù)與更換時(shí)，應(yīng)滿足快速拆卸，方便重裝的要求。 2） 依據(jù) 緊固的原則，要在至少一個(gè)方向留出物理間隙，以滿足零部件的膨脹與收縮，以及在允許范圍內(nèi)的變形。 3） 在電池頂部需要安裝其他附屬電器支架，因此其上層的固定裝置要求設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，并且要擁有足夠的空間進(jìn)行線路的布設(shè) 。 綜上，對(duì)電池頂部的固定，設(shè)計(jì)如下 圖 35 德州學(xué)院 汽車工程