【正文】 .................... 6 電動(dòng)汽車基本結(jié)構(gòu) ............................................ 6 電動(dòng)汽車系統(tǒng)組成 ...................................... 6 電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式 .............................. 7 電動(dòng)汽車主要部件 ..................................... 9 電動(dòng)汽車動(dòng)力 系統(tǒng)性能 ....................................... 12 電動(dòng)汽車動(dòng)力性 ....................................... 12 電動(dòng)汽車經(jīng)濟(jì)性 ....................................... 14 本章小結(jié) ................................................... 15 3 電動(dòng)汽車關(guān)鍵技 術(shù) ................................................. 16 電動(dòng)機(jī)技術(shù) ................................................. 16 蓄電池技術(shù) ................................................. 18 電池管理系統(tǒng) ............................................... 19 本章小結(jié) ................................................... 19 4 電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配 ......................................... 21 電動(dòng)機(jī)參數(shù)匹配： ........................................... 21 電動(dòng)機(jī)參數(shù)計(jì)算： ..................................... 21 電機(jī)參數(shù)選?。?....................................... 24 電機(jī)控制器： ......................................... 24 冷卻水箱設(shè)計(jì) ......................................... 24 電池系統(tǒng)匹配 ............................................... 29 2 電池參數(shù)計(jì)算 ......................................... 29 電池參數(shù)選取 ......................................... 30 傳動(dòng)系參數(shù)設(shè)計(jì) ............................................. 30 單級(jí)主減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................. 31 單級(jí)主減 速器參數(shù)計(jì)算 ................................. 31 單級(jí)主減速器錐齒輪強(qiáng)度校核 ........................... 34 聯(lián)軸器設(shè)計(jì) ........................................... 36 本章小結(jié) ................................................... 39 5 結(jié)論與展望 ....................................................... 40 結(jié)論 ....................................................... 40 展望 ....................................................... 40 致 謝： ............................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn)： ......................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 隨著能源需求量不斷增加，環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，科學(xué)技術(shù)日新月異，發(fā)展純電動(dòng)汽車勢(shì)在必行 [1]。電能將會(huì)越來(lái)越多的來(lái)自于清潔能源，比如取之不盡的太陽(yáng)能，用之不竭的潮汐能，高效環(huán)保的核能等。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 追溯電動(dòng)汽車發(fā)展起源，比內(nèi)燃機(jī)還要早十幾年，但是電動(dòng)汽車對(duì)技術(shù)要求較高，受技術(shù)限制所以電動(dòng)汽車發(fā)展一直落后于內(nèi)燃機(jī)發(fā)展。 國(guó)外研究現(xiàn)狀 目前世界很多國(guó)家與企業(yè)都在發(fā)展電動(dòng)汽車，但是研發(fā)重點(diǎn)不盡相同 [3]。美國(guó)政府逐年增加對(duì)電動(dòng)汽車的研發(fā)投入，同時(shí)各大汽車廠也加大對(duì)電動(dòng)汽車的研發(fā)力度 ，年銷售量超過(guò) 6萬(wàn)輛的汽車廠需要實(shí)現(xiàn)年銷售量 EV3%、 PHEV3%或者 EV6%的目標(biāo)，而且美國(guó)有 7 個(gè)州加入零排放計(jì)劃 [2]。法國(guó)積極推動(dòng)“發(fā)展電動(dòng)汽車全國(guó)計(jì)劃”計(jì)劃 2020 年推廣 200 萬(wàn)輛電動(dòng)車 [4]。奔馳確立“藍(lán)色效能戰(zhàn)略、混合動(dòng)力戰(zhàn)略和燃料電池實(shí)現(xiàn)零排放”的三階段戰(zhàn)略，奔馳 Smart電動(dòng)汽車最高時(shí)速為 100km/h，電動(dòng)機(jī)功率為 40 馬力，續(xù)駛里程 115km,每公里消耗十二千瓦電量，被評(píng)為城市交通中最節(jié)能最環(huán)保車型之一 [5]。日本計(jì)劃到 2020年新能源汽車銷售比例將占到新車銷售總量的一半，到 2030年達(dá)到四分之三 [7]。本田公司電動(dòng)汽車研發(fā)主要包括混合動(dòng)力和燃料電池兩個(gè)方面，豐田公司則在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車方面取得很大成功，日產(chǎn)公司生產(chǎn)的 Leaf，使用先進(jìn)的電池技術(shù)，最大能夠支持 120 馬力的電動(dòng)機(jī)，使用的電動(dòng)機(jī)最大扭矩為 280Nm,快充模式下半小時(shí)可以將電池組充到 80%。 2021 年北京奧運(yùn)會(huì)期間，電動(dòng)汽車在奧運(yùn)村大量使用，不僅降低了環(huán)境污染，而且在全國(guó)起到示范作用，促進(jìn)電動(dòng)汽車的發(fā)展。 2021 年第十一屆北京國(guó)際汽車展覽會(huì)上，各大汽車廠家推出新型電動(dòng)汽車，東風(fēng)、一汽、奇瑞等國(guó)內(nèi)各大汽車制廠也制定的電動(dòng)汽車發(fā)展計(jì)劃。 2021 年第十五屆青島國(guó)際車展，上汽大通展出 EV80 電動(dòng)車，此款車型是國(guó)內(nèi)首發(fā)的純電動(dòng)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(shù)， 2 小時(shí)即可充滿，比亞迪也帶來(lái)多款新能源汽車。續(xù)駛里程是人們關(guān)注的一個(gè)重要問(wèn)題，目前市場(chǎng)上存在的大部分純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程在300km 以下，而純電動(dòng)貨車在 150km 以下，這一性能是在整個(gè)動(dòng) 力系統(tǒng)運(yùn)行良好的情況下才能實(shí)現(xiàn)，絕大多數(shù)電動(dòng)汽車在實(shí)際使用時(shí)續(xù)駛里程會(huì)有不同程度度的降低，續(xù)駛里程根本無(wú)法與燃油汽車相提并論，這也是電動(dòng)汽車占領(lǐng)市場(chǎng)最大的短板。高昂的生產(chǎn)成本大大降低了純電動(dòng)汽車的性價(jià)比，雖然國(guó)家為鼓勵(lì)發(fā)展電動(dòng)汽車實(shí)施補(bǔ)貼政策，但是高生產(chǎn)成本仍然是制約電動(dòng)汽車批量生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。電動(dòng)汽車配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)更是一個(gè)龐大長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程，它決定了電動(dòng)汽車市場(chǎng)的發(fā)展命運(yùn)，電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍內(nèi)的正常運(yùn)行需要健全基礎(chǔ)設(shè)施，標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)要求，規(guī)范化的充電站、蓄電池管理站和維修站，此外還需要相應(yīng)的法律法規(guī)規(guī)范電動(dòng)車的使用。 簡(jiǎn)單闡述電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)組成及性能，通過(guò)比較分析提出合理的設(shè)計(jì)方案。 根據(jù)整車工作要求，計(jì)算出電動(dòng)機(jī)、主減速器的參數(shù)，完成電機(jī)選型和主減速器校核。動(dòng)力系統(tǒng)主要包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、控制器和傳動(dòng)系三大部分。驅(qū)動(dòng)電機(jī)是整個(gè)電動(dòng)汽車的核心部件，其有兩個(gè)左右，啟動(dòng)、加速和正常行駛時(shí)，電動(dòng)機(jī)需要根據(jù)控制傳來(lái)的指令將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能提供給驅(qū)動(dòng)輪，下坡或制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)成為發(fā)電機(jī)，將驅(qū)動(dòng)輪通過(guò)傳動(dòng)系傳來(lái)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在蓄電池中。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。電動(dòng)汽車工作時(shí)，蓄電池需要將存儲(chǔ)的電能釋放出來(lái)，充電或者制動(dòng)時(shí)，蓄電池需要將外界能量存儲(chǔ)起來(lái)，蓄電池需要有較大的比功率、比能量和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命。合理科學(xué)的能量管理系 統(tǒng)不僅能延長(zhǎng)電池的受用壽命，而且可以準(zhǔn)確的提供整車的實(shí)時(shí)信息，便于整車狀況監(jiān)控。輔助系統(tǒng)包括動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、輔助動(dòng)力源和冷氣和暖氣。本文主要介紹四種驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)布局：傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)模式、輪轂電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)式、電動(dòng)機(jī)驅(qū) 動(dòng)橋整體式、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)橋組合式。類比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的布置形式，電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)可分為前置式和后置式，其工作原理與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)相似。如圖 22所示。布置方式可分為前輪驅(qū)動(dòng)、后輪驅(qū)動(dòng)、四輪驅(qū)動(dòng)，不 管哪種布置方式，都需要用到控制器控制電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)差速的目的，此布置方案對(duì)技術(shù)要求最高，成本也是最高的，目前應(yīng)用不廣泛。 圖 23 輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)式 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)橋整體式：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)橋整體式可分為同軸式和雙聯(lián)式。雙聯(lián)式是左右兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)直接通過(guò)半軸將動(dòng)力傳輸?shù)津?qū)動(dòng)輪上，但是需要控制器控制電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)差速功能，但是控制比較復(fù)雜，成本較高。 圖 24 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)橋 整體式 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)橋組合式：這種形式最為常見，即電動(dòng)機(jī)與車橋平行，動(dòng)力通過(guò)主減速器、差速器、半軸傳到驅(qū)動(dòng)輪，此外還有電動(dòng)機(jī)與車橋垂直的布置形式，此方案具有傳動(dòng)效率高，便于安裝，結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)，但是此方案對(duì)電機(jī)和電機(jī)控制器的要求較高，所以成本較高。 本文所設(shè)計(jì)車型是參考東風(fēng)小康 K05 廂式貨車，根據(jù)電動(dòng)汽車工作要求，選擇動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)橋組合式。 9 圖 25 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)橋組合式 電動(dòng)汽車主要部件 驅(qū)動(dòng)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的類型不一，具體分類如圖 26 所示。汽車在不同的工況下對(duì)電動(dòng)機(jī)特性要求不同，因此電動(dòng)機(jī)需要滿足汽車在不同工況下保持較高的效率。在電動(dòng)汽車啟動(dòng)、加減速、制動(dòng)時(shí)，能迅速做出響應(yīng)以滿足汽車對(duì)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的要求，在響應(yīng)過(guò)程中，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過(guò)度。電動(dòng)機(jī)對(duì) 工作環(huán)境要求較高，所以應(yīng)該具備高可靠性，便于維修的特點(diǎn)。 表 21 電動(dòng)機(jī)性能特點(diǎn)比較 項(xiàng)目 直流電動(dòng)機(jī) 交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī) 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 功率密度 低 中 高 較高 峰值效率（ %） 8589 9095 9597 90 負(fù)荷效率（ %） 8097 9092 8587 7886 轉(zhuǎn)速（ r/min） 40008000 1202115000 4000100000 15000 可靠性 一般 好 優(yōu)秀 好 電機(jī)尺寸 大 中 小 小 電機(jī)質(zhì)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(píng)價(jià) 差 一般 優(yōu) 較優(yōu) 永磁同步電機(jī)具有高效率、高功率密度和高可靠性的有點(diǎn)，目前純電動(dòng)汽車市場(chǎng)使用廣泛，本文選用永磁同步電動(dòng)機(jī)。 圖 27 永磁同步電機(jī)特性曲線 從上圖可以看出，永磁同步電機(jī)滿足電動(dòng)汽車對(duì)電動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速高扭矩，高轉(zhuǎn)速恒功率的特性要求。電動(dòng)汽車的蓄電池有一下評(píng)價(jià)指標(biāo)： 比能量是指單位體積或質(zhì)量的能量，為降低電動(dòng)汽車的質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)性，適合選擇高比能量的蓄電池。 連續(xù)放電率和自放電率是指電池連續(xù)放電時(shí)間，一般要求 1 小時(shí)放電 70%，自放電率是指在一定 條件下，電量保持能力，要求時(shí)間越長(zhǎng)越好。 蓄電池類型不同性能各異，如表 22 所示就是各種常用電池的比較。 12 圖 28 電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)性能 本文設(shè)計(jì)的電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)與傳統(tǒng)的汽車動(dòng)力系統(tǒng)不同，但是汽車系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)上有共同之處。 電動(dòng)汽車行駛方程為： jwrit FFFFF ???? (21) 驅(qū)動(dòng)力： riTF tPt /0?? (22) 滾動(dòng)阻力： 1