【文章內(nèi)容簡介】 30S， 14S 內(nèi)可以加速到 80km／ h，最高時(shí)速為 105km／ h，最大爬坡度 20％，續(xù)駛里程 230km． “超越三號 ”主要技術(shù)參數(shù)為 ： 0～ 100km／ h 的加速時(shí)間小于等于 20S，最高時(shí)速 120 km／ h，最大爬坡度 20％，續(xù)駛里程 200km[5,6]． 車輛工程（城市軌道交通與車輛） 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 清華大學(xué)承擔(dān)了國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目 “燃料電池城市客車整車技術(shù) ”等有關(guān)電動(dòng)汽車的研究課題，目前已研 制出了 12 輛 16 座中巴環(huán)保燃料電池輕型客車樣車，并已投入運(yùn)行 。 該車采用質(zhì)子交換膜燃料電池 (氫／氧型 )，額定功率 18kw，驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率 35kw，最大功率 90kW，配置無級調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)，最高車速 80km／ h，最大爬坡度 15%， 0～ 40km／ h 的加速時(shí)間不大于 15S，一次加氫續(xù)駛里程大于 165km。 1993 年香港大學(xué)研制出 4 座電動(dòng)轎車 ——U2021，配置了 45kW 永磁直流無刷電機(jī)和 26 V 鎳氫蓄電池 。 其中，永磁無刷直流電機(jī)采用了 特殊設(shè)計(jì)，可以在很廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)高效率工作 。 該車采用了一系列 20 世紀(jì) 90 年代水平 的高新技術(shù)，采用聲頻導(dǎo)航系統(tǒng)提高了安全性 ，便于用戶駕駛，采用智能能量管理系統(tǒng)使能量的轉(zhuǎn)化和傳遞達(dá)到最優(yōu) 。 U2021 轎車的最高速度為 110km／ h， 0～ 48km／ h 的加速時(shí)間為 ，以 88km／ h 的速度行駛時(shí)，一次充電的續(xù)駛里程為 l76km[7]。 西安交通大學(xué)在電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域研究開發(fā)了 15 項(xiàng)國家發(fā)明專利，正式授權(quán)5 項(xiàng)，有 2 項(xiàng)國際發(fā)明已被正式受理．在電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)控制和能量回收技術(shù)的研究中，率先將 H∞魯棒控制應(yīng)用到 電動(dòng)汽車能量回收技術(shù)上 。 與傳統(tǒng)的控制方法相比， H∞魯棒控制可以方便地同時(shí)考慮輸入電壓變動(dòng) 、負(fù)載擾動(dòng)和其他非線性的補(bǔ)償，顯著地提高了車輛的一次性充電的續(xù)駛里程 [811]。 試驗(yàn)表明，采用西安交大制動(dòng)能量回收專利技術(shù)的鉛酸電池純電動(dòng)汽車 XJTU1 可以使續(xù)駛里程由 160km 延長到 200km 以上 [12,13]。 西安交大對電動(dòng)汽車超級電容 蓄電池復(fù)合電源系統(tǒng)的研究表明，在市內(nèi)道路行駛時(shí)，可以提高電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程 30%～ 50%[14]。 2021 年 10 月 19 日，西安交大電動(dòng)汽車XJTUEV2 與日本大阪產(chǎn)業(yè)大學(xué)太陽能車及 Myway 公司的電動(dòng)汽車一起進(jìn)行了 “新絲綢之路挑戰(zhàn) ”拉力活動(dòng)，經(jīng) 8 天 7 夜的征程，于 l0 月 26 日完成了從西安到敦煌的長途行駛，接受了惡劣路況的考驗(yàn) 。 同時(shí)，該車由西安交大獨(dú)創(chuàng)， 是世界上第一輛實(shí)現(xiàn)了利用車輛振動(dòng)能量進(jìn)行壓電發(fā)電功能的電動(dòng)汽車 。 在企業(yè)方面，國內(nèi)各大汽車公司紛紛投入了大量的人力、物力與資金進(jìn)行電動(dòng)汽車的研發(fā)，并取得了豐碩的成果。國內(nèi)從事純電動(dòng)汽車研發(fā)、少量產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)與試運(yùn)營的有東風(fēng)、天津清源、北京理工科凌、比亞迪、萬向等企業(yè)。天津清源電動(dòng)車輛有限公司、深圳雷天公司等單位研發(fā)的純電動(dòng)汽車，其整車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、續(xù)駛里程、噪聲等指標(biāo)已達(dá)到甚至超過國外同級別車型，初步形成了關(guān)鍵技術(shù)的研 發(fā)能力。 東風(fēng)公司是國內(nèi)最早從事電動(dòng)汽車研發(fā)的汽車企業(yè)之一，開發(fā)了游覽車、多功能車、工業(yè)專用車和高爾夫球車等 4 大系列、近 20 個(gè)品種的純電動(dòng)車，包括東風(fēng)純電動(dòng)轎車（ EQ7160EV）、純電動(dòng)富康轎車（ EQ7140EV）、純電動(dòng)客車（ EQ6690EV）等。2021 年東風(fēng)純電動(dòng)車實(shí)現(xiàn)商品化銷售以來，已累計(jì)銷售 1000 余臺，進(jìn)入行業(yè)前三甲。純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì) 8 截止到 2021 年 11 月，參與示范運(yùn)營的東風(fēng)純電動(dòng)小巴有 93 臺。到 2021 年，東風(fēng)電動(dòng)車公司計(jì)劃實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)場地車銷售 5000 輛的年產(chǎn)銷量。 天津市電動(dòng)車輛研究中心與天津一汽產(chǎn)品開發(fā) 中心聯(lián)合眾多汽車技術(shù)研究中心與大學(xué)資源，組建天津清源電動(dòng)車輛有限責(zé)任公司，承擔(dān) 863 計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目 “XL2 純電動(dòng)轎車 ”研發(fā)工作，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國際先進(jìn)水平，全車總重 1600kg，最高時(shí)速達(dá)到 140km/h，續(xù)駛里程超過 260km， 0～ 50km/h 的加速時(shí)間 ，被認(rèn)為是國內(nèi)水平最高又最接近產(chǎn)業(yè)化的電動(dòng)車型。 2021 年，清源公司開發(fā)的 6 輛 “幸福使者 ”純電動(dòng)汽車出口美國，這是國內(nèi)電動(dòng)汽車整車第一次出口。根據(jù)美方要求，該車作為美國家庭用車，最高時(shí)速限定為 40km，最大續(xù)駛里程 100km，整車定價(jià)近 1 萬美 元。之后，清源公司繼續(xù)向美國出口純電動(dòng)轎車， 2021 年出口總數(shù)達(dá)到 112 輛， 2021 年銷往歐美 500輛， 2021 年國際市場訂單已超過 1000 輛。 2021 年底，清源公司在天津?yàn)I海新區(qū)建設(shè)電動(dòng)汽車研發(fā)制造基地，形成一條年產(chǎn) 2 萬輛純電動(dòng)汽車的生產(chǎn)線。 比亞迪股份有限公司憑借其在電池領(lǐng)域的優(yōu)勢，率先將電動(dòng)轎車實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。 2021年 12 月 15 日，推出世界第一款雙模電動(dòng)車 F3DM。純電動(dòng)模式可持續(xù)行駛 100 多公里。電池循環(huán)充電 2021 次后容量還有 80%以上，實(shí)際可使用 4000 次。目前比亞迪已經(jīng)在北京、上海、深圳、西安等 四大基地完成了內(nèi)部實(shí)驗(yàn)性電動(dòng)汽車充電站的建設(shè)。2021 年，在廣州國際車展上，比亞迪公司推出了全球首款批量投放純電動(dòng)出租車 E6；同時(shí) 2021 年北京國際車展比亞迪 有望 推出 性價(jià)比更高 的純電動(dòng)汽車 “秦 ”。 萬向集團(tuán)公司從 1999 年開始涉足電動(dòng)汽車領(lǐng)域，目前已經(jīng)研制出了純電動(dòng)轎車和純電動(dòng)公交車，運(yùn)行總里程已經(jīng)超過了 15 萬公里。其純電動(dòng)轎車最高時(shí)速為 126km/h，經(jīng)濟(jì)時(shí)速下最大續(xù)駛里程為 380km，百公里平均耗電量為 11kWh；純電動(dòng)公交車最高時(shí)速為 90km/h，經(jīng)濟(jì)時(shí)速下的最大續(xù)駛里程為 280km，百公里平均耗電量 為 70kWh，充電方式采用設(shè)置換電站快速更換電池組方式。 2021 年 4 月，萬向集團(tuán)公司研制的鋰離子電池電動(dòng)汽車在杭州開始示范運(yùn)行。 同時(shí)， 在 2021 年 10 月的廣州國際車展上，長安、江淮、奇瑞等自主品牌 也 紛紛推出了自主研發(fā)的純電動(dòng)汽車。 如今，在能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)日益加劇的形式下，國內(nèi)的電動(dòng)汽車猶如雨后春筍一般涌現(xiàn)。 國外純電動(dòng)汽車發(fā)展研究狀況 在電動(dòng)汽車的發(fā)展進(jìn)程中，各國和各地區(qū)都依據(jù)自己的國情和特點(diǎn)選擇了不同的技術(shù)路線，而處在技術(shù)領(lǐng)先位置的仍然是日本、美國和歐洲，他們在電動(dòng)汽車的車速、續(xù)駛里程、加速 性能、動(dòng)力蓄電池、基礎(chǔ)設(shè)施等方面都有較大的優(yōu)勢。 車輛工程（城市軌道交通與車輛） 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 日本的資源貧乏，能源供給大部分得依靠海外，且主要是石油資源，各領(lǐng)域都在尋求更好的對策以便應(yīng)對能源問題，在日本的能源消費(fèi)中，運(yùn)輸部門大約占 25%(1997年 )，其中 50%以上的石油是用于汽車產(chǎn)業(yè)上的，也就是說，電動(dòng)汽車的發(fā)展和促進(jìn)，對日本能源狀況的改善可以說是至關(guān)重要的。我國目前的能源消耗情況和日本類似，但隨著汽車保有量的快速增長，形勢會(huì)比日本更加嚴(yán)峻。 1967 年，日本為了促進(jìn)本國電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展成立了日本電動(dòng)汽車協(xié)會(huì)在之后的 20 年間，日本制定了《電動(dòng)汽車 的開發(fā)計(jì)劃》和《第三屆電動(dòng)汽車普及計(jì)劃》，并制定了汽車生產(chǎn)和保有量目標(biāo)。本田公司作為日本主要的汽車制造商之一 ， 在電動(dòng)汽車方面的研究主要集中在混合動(dòng)力和燃料電池汽車兩個(gè)方向。在 1999 年推出 Insight、2021 年推出 Accord Hybrid、 2021 年推出 Civice Hybrid 都顯示了本田公司在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上做的努力。燃料電動(dòng)汽車方面也于 2021 年試行 FCX，該車由交流同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，最高車速為 160km/h，可以連續(xù)行使 570km。與本田相比，豐田公司在電動(dòng)汽車領(lǐng)域也取得了更大的成功，只是豐田 主要把研究的重點(diǎn)放在了混合電動(dòng)汽車，自上世紀(jì) 80 年代開始，豐田公司就研制了 EV10EV40 的一系列電動(dòng)汽車。 1995 年普銳斯研制成功并 于 1997 年投放市場并取得很大成功。普銳斯 2021 屬于重度混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，它采用永磁同步電動(dòng)機(jī)和四缸發(fā)動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)，使得該車的節(jié)能與續(xù)航能力更加突出，因此更具有實(shí)用性，截至 2021 年年底，全球銷量已經(jīng)超過 140 萬輛，是當(dāng)前最成功的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。日本另外的一個(gè)著名的汽車品牌 ——日產(chǎn)，也致力于發(fā)展電動(dòng)汽車，日產(chǎn)公司設(shè)計(jì)的電動(dòng)汽車主要是純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，同時(shí)也將 燃料電池電動(dòng)汽車上升到一定戰(zhàn)略地位。比較成熟的產(chǎn)品有 Altra、 Nissan Tino以及 Altima Hybrid，日產(chǎn)在燃料電動(dòng)汽車的主要作品是 FCV2021，它集中了日產(chǎn)公司的核心技術(shù)，如鋰電池技術(shù)、高壓電子技術(shù)和 Tino Hybrid 的控制技術(shù)等 [1519]。 美國采用政府和企業(yè)雙作用力的方式，加速電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。美國汽車工業(yè)十分發(fā)達(dá)，汽車產(chǎn)量大，保有量最多，石油消耗量和汽車排放污染物均居世界首位。為保持汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，美國制定了非常嚴(yán)格的汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，并較早地大力鼓勵(lì)發(fā)展電動(dòng)汽車，先 后推出了 PNGV、 Freedom CAR、 AVP 計(jì)劃。在美國能源部的大力支持下，汽車廠商在電動(dòng)汽車的開發(fā)研制中投入大量的人力物力，并且取得了很大的研究成果 [20,21]。表 列出了美國部分純電動(dòng)汽車的技術(shù)性能參數(shù)。 表 美國部分純電動(dòng)汽車的技術(shù)性能參數(shù) 車 型 通用 EV1 通用 S10 福特 Rangar 克萊斯勒 EPIC 純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì) 10 整車參數(shù) 整備質(zhì)量 :1350Kg 滿載質(zhì)量 :1550Kg 整備質(zhì)量 :1350Kg 滿載質(zhì)量 :1550Kg 整備質(zhì)量 :2125Kg 滿載質(zhì)量 :2455Kg 整備質(zhì)量 :2318Kg 滿載質(zhì)量 :2682kg 動(dòng)力電池 類型 鎳氫 (NiH) 鉛酸（ Pbacid） 鉛酸（ Pbacid） 鋰離子（ Liion） 性能 電池容量 : 額定電壓 :312V 電池容量 : 額定電壓 :312V 電池容量 : 額定電壓 :312V 額定電壓 :360V 驅(qū)動(dòng)電機(jī) 類型 交流感應(yīng)電機(jī) 交流感應(yīng)電機(jī) 交流感應(yīng)電機(jī) 交流感應(yīng)電機(jī) 最大功率（ Kw） 102 ― 67 ― 性能參數(shù) 最高速 :128Km/h 096 加速 :9s 續(xù)駛里程 :144Km 最高速 :50Km/h 續(xù)駛 里程 :80Km 最高速 :120Km/h 096 加速 : 續(xù)駛里程 :80Km 最高速 :128Km/h 續(xù)駛里程 :200Km 歐洲地區(qū)延續(xù)其一貫的純電動(dòng)汽車與清潔柴油等替代能源汽車的技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢。特別是歐盟委員會(huì)又頒布了更為嚴(yán)格的二氧化碳排放標(biāo)準(zhǔn)，更多歐洲國家政府和跨國汽車公司將零排放的純電動(dòng)汽車作為產(chǎn)品研發(fā)主要方向，紛紛推出純電動(dòng)汽車。 雪鐵龍 CZero 的動(dòng)力系統(tǒng)為一臺永磁同步電動(dòng)機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速在 32006200rpm 時(shí)，最大功率為 48kw，最大扭矩為 ， 0～ 100km/h 加速時(shí)間為 15s，最高車速約為130km/h。一次充電后可行駛 160 公里（日本 1015 模式）。雪鐵龍 CZero 采用鋰電池供電，充電需要 6 個(gè)小時(shí)，而快速充電時(shí)，只需要半小時(shí)就可達(dá)到 80%的電量。 奔馳 Smart 電動(dòng)車型配置輸出功率為 40 馬力的電機(jī)。電機(jī)放置在該車的車尾 ,采用后驅(qū)結(jié)構(gòu)。其從 0~60Km/h 所需的加速時(shí)間為 ，最高時(shí)速可達(dá) 100Km/h。 Smart 電動(dòng)車的電動(dòng)機(jī)由鋰離子電池提供電能，最大可儲存 14KW 的電能，續(xù)航里程可達(dá)115Km。鋰離子電池被安放在車身的中部，憑借每百公里僅消耗 電量， Smart電動(dòng)汽車成為城市交通中最節(jié)能、最環(huán)保的車型之一 [2226]。 本文主要研究內(nèi)容 對于純電動(dòng)汽車各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的研究，世界各國都做出了不少研究，可以講在各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)都已經(jīng)相當(dāng)成熟，只是還沒有突破各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)而已。基于硬件的缺乏和條件的制約，所以本文重點(diǎn)參照某款緊湊型轎車的基本參數(shù)進(jìn)行純電動(dòng)汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)選型、匹配設(shè)計(jì)、建模以及動(dòng)力性仿真等研究。本文主要內(nèi)容如下： 車輛工程（城市軌道交通與車輛） 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 1) 對純電動(dòng)汽車的研究背景，國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了簡要概述。 2) 介紹了純電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。 3) 關(guān)于純電動(dòng)汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式作了簡要 介紹，并選擇了本文所要研究的傳動(dòng)系統(tǒng)布置形式。 4) 根據(jù)緊湊型轎車動(dòng)力性能指標(biāo)，對純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中的主要部件進(jìn)行了選型和匹配，包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和蓄電池等。 5) 本文在 ADVISOR 中建立了純電動(dòng)汽車的整車和傳動(dòng)系統(tǒng)各部分的模型，并進(jìn)行了整車動(dòng)力性仿真。 6) 對純電動(dòng)汽車整車動(dòng)力性仿真結(jié)果進(jìn)行分析，驗(yàn)證了傳動(dòng)系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)合理性。 純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì) 12 第二章 純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì) 當(dāng)前，在沒有突破動(dòng)力電池關(guān)鍵技術(shù)的條件下，純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配與選型對于純電動(dòng)汽車整車動(dòng)力性、經(jīng) 濟(jì)性和續(xù)駛里程具有顯著影響。純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)，動(dòng)力電池和