【正文】 能 電池種類 比能量 Wh/L 比功率 W/kg 循環(huán)壽命 (次 ) 價格 (相對 ) 商品化 程度 鉛酸 鎘鎳 MHNi NaNiCl2(ZEBRA) 鋰離子 35 50 65 86 100 90 80 135 132 170 150 200 150 157 300 500 1000 1000 1000 1200 100 500 400 500 1000 大量生產(chǎn) 大量生產(chǎn) 試制 中試 試制 研究顯示，鋰電池將是未來動力電池的發(fā)展方向，鋰離子電池的比容要好于鎳氫電池，具有重量輕、儲能大、功率大、無污染（也無二次污染）、壽命長、自放電系數(shù)小、溫度適應(yīng)范圍寬泛等優(yōu)點，其壽命也可以比鎳氫電池做得好。雖然目前鋰離子電池成本較高但它在其他方面的優(yōu)越性能較高仍然會成為今后純電動車蓄電池的主流隨著技術(shù)的不斷發(fā)展成本勢必會不斷減小，綜合考慮微型純電動車蓄電池采用鋰離子電池最佳。 鋰離子電池使用鋰碳化合物作負(fù)極 ,鋰化過渡金屬氧化物作正極 , 液體有機(jī)溶液或固體聚合物 作為電解液。電化學(xué)反應(yīng)方程式河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 14 為 : LixC + LixMyOz C + LiMyO– z LixC 為鋰碳化合物 。放電時 , 鋰離子由電池負(fù)極通過電解液流向正極并被吸收。 放電時則恰好相反，鋰 從碳材料中脫出回到氧化物正極中，正極處于富鋰態(tài)。其中輪轂電機(jī)布置方案可以對各個驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行相互獨立的控制，有利于提高車輛轉(zhuǎn)向靈活性和充分利用路面附著力，這種布置方式比其他三種布置方式更能體現(xiàn)電動汽車的優(yōu)勢，本設(shè)計便是采用此種布置方案。 這種 布置 結(jié)構(gòu)簡潔 ，更加 節(jié) 省了空 間 。 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 15 輪轂電機(jī)動力系統(tǒng)通常由電動機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、制動器與散熱系統(tǒng)等組成。圖 所示為兩種型式輪轂電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡圖。內(nèi)轉(zhuǎn)子型則采用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，同時裝備固定傳動比的減速器。減速結(jié)構(gòu)通常采用傳動比在 10： 1左右的行星齒輪減速裝置，車輪的轉(zhuǎn)速在在 1000r/min 左右。低速外轉(zhuǎn)子電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、軸向尺寸小，比功率高，能在很寬的 速度范圍內(nèi)控制轉(zhuǎn)矩，且響應(yīng)速度快，外轉(zhuǎn)子直接和車輪相連，沒有減速機(jī)構(gòu)，因此效率高；缺點是如要獲得較大的轉(zhuǎn)矩，必河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 16 須增大發(fā)動機(jī)體積和質(zhì)量，因而成本高，加速時效率低，噪聲大。這兩種結(jié)構(gòu)在目前的電動車中都有應(yīng)用，但是隨著緊湊的行星齒輪變速機(jī)構(gòu)的出現(xiàn)，高速內(nèi)轉(zhuǎn)子式驅(qū)動系統(tǒng)在功率密度方面比低速外轉(zhuǎn)子式更具競爭力。輪轂電機(jī)系統(tǒng)中的制動器可以根據(jù)結(jié)構(gòu)采用鼓式或者盤式制動器。大多數(shù)的輪轂電機(jī)系統(tǒng)采用風(fēng)冷方式進(jìn)行冷卻，也有采用水冷和油冷的方式對電機(jī)、制動器等的發(fā)熱部件進(jìn)行散熱降溫，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。對比如下：（ 1）軸向磁通電機(jī)的結(jié)構(gòu)更利于熱量散發(fā)，并且它的定子可以不需要鐵心；（ 2）徑向磁通電機(jī)定轉(zhuǎn)子之間受力比較均衡，磁路由硅鋼片疊壓得到，技術(shù)更簡單成熟。其特點如下： （ 1）感應(yīng)（異步）電機(jī)結(jié)構(gòu)簡 單、堅固耐用、成本低廉、運行可靠，轉(zhuǎn)矩脈動小，噪聲低，不需要位置傳感器，轉(zhuǎn)速極限高；缺點是驅(qū)動電路復(fù)雜，成本高，相對永磁電機(jī)而言，異步電機(jī)效率和功率密度偏低； （ 2）無刷永磁同步電機(jī)可采用圓柱形徑向磁場結(jié)構(gòu)或盤式軸向磁場結(jié)構(gòu)，具有較高的功率密度和效率以及寬廣的調(diào)速范圍，發(fā)展前景十分廣闊，已在國內(nèi)外多種電動車輛中獲得應(yīng)用 ； （ 3）開關(guān)磁阻式電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低廉，轉(zhuǎn)速 /轉(zhuǎn)矩特性好等特點，適用于電動汽車驅(qū)動；缺點是設(shè)計和控制非常困難和精細(xì)，運行噪聲大。其中， 1991 年與東京電力公司共同開發(fā)的電動汽車 IZA，采用 NiCd電池為動力源，采用四個額定功率為 ，峰值功率達(dá)到 25kw 的外轉(zhuǎn)子式永磁同步輪轂電機(jī)驅(qū)動，最高時速可達(dá) 176km/h。輪轂電機(jī)采用機(jī)械制動與電機(jī)再生制動相結(jié)合的方式，機(jī)械制動力矩由鼓式制動器提供，制動力分配規(guī)律的基本原則是不損害制動效能的前提下，盡可能多的回收制動能量，有效延長了續(xù)駛里程。 KAZ的輪轂電機(jī)系統(tǒng)中采用高轉(zhuǎn)速的高性能內(nèi)轉(zhuǎn)子型電動機(jī)，其峰值功率可達(dá) 55kw，提高了 KAZ 的極限加速能力，使其 0100km/h 加速時間僅 8 秒。 KAZ 的前后輪沒有采用相同型式的制動器，而是前輪采用盤式制動器，后輪采用鼓式制動器。 2021 年日本豐田汽車公司在東京車展上推出的燃料電池概念車 FINEN也采用了輪轂電機(jī)驅(qū)動技術(shù)。它采用外轉(zhuǎn)子式永磁電動機(jī)，將電動機(jī)轉(zhuǎn)子外殼直接與輪輞相固結(jié)，將電動機(jī)外殼作為車輪輪輞的組成部分，而且電 動機(jī)轉(zhuǎn)子與鼓式制動器的制動鼓集成在一起，實現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子、輪輞以及制動器三個回轉(zhuǎn)運動物體的集成，大大減輕一體化輪轂電機(jī)系統(tǒng)質(zhì)量，集成化程度相當(dāng)高。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)愛英斯電動汽車研究所研制開發(fā)的 EV961型電動汽車也采用外轉(zhuǎn)子型輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，選用一種稱為“多態(tài)電動機(jī)”的永磁式電動機(jī)，兼有同步電動機(jī)和異步電動 機(jī)的雙重特性，其額定功率為 ，峰值功率為 15kw，集成盤式制動器，風(fēng)冷散熱。輪轂電機(jī)為外轉(zhuǎn)子型輪轂電機(jī)，其外形結(jié)構(gòu)主要考慮與雙橫臂懸架、輪輞及制動盤的連接方便。該輪轂電機(jī)既可安裝市售微型汽車制動盤，又能安裝不同規(guī)格摩托 車制動盤。輪轂電機(jī)額定功率 ，峰值功率 ；額定轉(zhuǎn)矩 25Nm，峰值轉(zhuǎn)矩 155Nm；額定轉(zhuǎn)速 300rpm，最高轉(zhuǎn)速 510rpm。而電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)基于恒轉(zhuǎn)矩和恒功率運行模式實現(xiàn)理想的汽車河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 20 驅(qū)動特性，如圖 所示。這種結(jié)構(gòu)型式具有以下優(yōu)點： （ 1）可 以沿用內(nèi)燃機(jī)動力車的部分傳動裝置，布置在原發(fā)動機(jī)艙中，繼承性好； （ 2）可以采用電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)，乃至控制器的集成結(jié)構(gòu)型式，結(jié)構(gòu)緊湊，便于處理電機(jī)冷卻、振動隔振以及電磁干擾等問題； （ 3）整車總布置型式與內(nèi)燃機(jī)接近，前艙熱管理、隔聲處理以及碰撞安全性與原車接近或者容易處理。 分散電機(jī)驅(qū)動相對于集中電機(jī)驅(qū)動具有以下優(yōu)點： （ 1）以電子差速控制技術(shù)實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎時內(nèi)外車輪不同轉(zhuǎn)速運動，而且精度更高； （ 2）取消機(jī)械差速裝置有 利于動力系統(tǒng)減輕質(zhì)量，提高傳動效率，降低傳動噪聲； （ 3）有利于整車總布置的優(yōu)化和整車動力學(xué)性能的匹配優(yōu)化； （ 4）降低對電機(jī)的性能指標(biāo)要求，且具有冗余可靠性高的特點。 分散電機(jī)驅(qū)動通常有輪轂電機(jī)和輪邊電機(jī)兩種方式。輪邊電機(jī)方式的驅(qū)動電機(jī)屬于簧載質(zhì)量范圍，懸架系統(tǒng)隔振性能好。而且，由于車身和車輪之間存在很大的變形運動，對傳動軸的萬向傳動也具有一定的限制。 混合動力汽車與純電動汽車是電動汽車研究的兩個分支。目前，電動汽車傳動系統(tǒng)多數(shù)在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的傳動系基礎(chǔ)上進(jìn)行一些改變，進(jìn)而將電動機(jī)及電池等部件加入總布置中。為使電動汽車對傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車形成更大的競爭優(yōu)勢，設(shè)計出適合電動汽車的底盤系統(tǒng)勢在必行。使電動汽車與傳統(tǒng)汽車相比具有更強(qiáng)的競爭力。典型驅(qū)動布置型式，其電動機(jī)與車輪之間可以是軸式聯(lián)接也可以將電動機(jī)嵌入車輪成為輪式電機(jī)，車輪一般帶有輪邊減速器。 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 22 2) 與傳統(tǒng)汽車相比，車輪獨立驅(qū)動系統(tǒng)可通過電動機(jī)來完成驅(qū)動力的控制而不需要其他附件，容易實現(xiàn)性能更好的、成本更低的牽引力控制系統(tǒng)（ TCS）、防抱死制動系統(tǒng)（ ABS）及動力學(xué)控制系統(tǒng)（ VDC）。這對提高電動汽車?yán)m(xù)駛里程是很重要的。 微型電動車懸架系統(tǒng) 懸架是車架與 車橋之間的一切傳力連接裝置的總稱。現(xiàn)代汽車的懸架盡管有各種不同的結(jié)構(gòu)形式，但是一般都由彈性元件、減振器、和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)三部分組成。 1）非獨立懸架其結(jié)構(gòu)特點是兩側(cè)的車輪由一根整體式車橋相連，車輪連同車橋一起通過彈性懸架與車架連接。 目前汽車的前、后懸架采用的方案有：前輪和后輪均采用非獨立懸架；前輪采用獨立懸架啊，后輪采用非獨立懸架；前輪與后輪均采用獨立懸架等幾種。對前軸，這種偏轉(zhuǎn)使汽車不足轉(zhuǎn)向趨勢增加；對后橋，則增加了汽車過多轉(zhuǎn)向趨勢。前懸架采用縱置鋼板彈簧非獨立懸架時，因前輪容易發(fā)生擺振現(xiàn)象，不能保證汽車有良好的操縱穩(wěn)定性，所以乘用車的前懸架多采用獨 立懸架。因此，在汽車懸架系統(tǒng)中采用獨立懸架已備受關(guān)注，尤其是在橋車的前懸架中無一列外地采用了獨立懸架。 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 23 2） 減少汽車的非簧載質(zhì)量。故采用獨立懸架可以提高汽車 的平均行駛速度。同時能給車輪較大的上下運動的空間，因而可以將懸架剛度設(shè)計的較小，使車身振動頻率降低，以改善行駛平順性。但是。在一般情況下，車輪跳動時，由于車輪外傾角與輪距變化較大，輪胎磨損較嚴(yán)重。 對于不同結(jié)構(gòu)形式的獨立懸架，不僅結(jié)構(gòu)特點不同，而且許多基本特性也有較大區(qū)別。側(cè)傾中心到地面的距離，稱為側(cè)傾中心高度。但側(cè)傾中心過高，會使車身傾斜時輪距變化大，加快 輪胎的磨損。若主銷后傾角變化大，容易使轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生擺振；若車輪外傾角變化大，會影響車輪直線行駛的穩(wěn)定性，同時也會影響輪距的變化和輪胎的磨損速度。車廂側(cè)傾角與側(cè)傾力矩和懸架總成的側(cè)傾角剛度大小有關(guān)，并影響汽車的操縱穩(wěn)定性和平順性。若用于轉(zhuǎn)向抽上的懸架 橫向剛度小，側(cè)容易造成轉(zhuǎn)向輪發(fā)生擺振的現(xiàn)象。占用高度空間小的懸架，則允許行李箱寬敞，而且底部平整，布置郵箱容易。表河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 24 2分析了不同形式選假的特點。雙橫臂式獨立懸架的兩個擺臂長可以相等，也可以不等，在擺臂不等長的獨立懸架中如果兩臂長度選擇適當(dāng)，可以使車輪和主銷的角度以及輪距的變化都不太大，從而對汽車操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性有所改善。轉(zhuǎn)向輪采用單縱臂獨立懸架時，車輪上下跳動將使主銷后傾角產(chǎn)生很大的變化，因此，單縱臂式獨立懸架一般多用于不轉(zhuǎn)向的后輪。這種懸架對于轉(zhuǎn)向輪來說，當(dāng) 懸架變形時，主銷的定位角不會發(fā)生變化，僅輪距、軸距稍有變化，因此有利于汽車的轉(zhuǎn)向操縱和行駛穩(wěn)定性。麥弗遜式懸架是目前前置驅(qū)動轎車和某些輕型客車首選的較好的懸架結(jié)構(gòu)形式，例如國產(chǎn)桑塔納、高爾夫、奧迪 100 及富康等轎車； 不等長的雙橫臂式獨立懸架在轎車、輕型汽車的前輪上應(yīng)用較廣泛。通常這個角度小于 45 度適當(dāng)?shù)剡x擇夾角θ ，可以調(diào)整輪距、車輪傾角、前束等，使之變化最小。單斜臂式獨立懸架兼有單橫臂和單縱臂式獨立懸架的優(yōu)點。綜上所述我所設(shè)計的微型純電動車的前懸架采用雙橫臂式懸架，而后懸架采用單斜臂式獨立懸架。圖 六種可能布置方案的主銷后傾角λ 值隨車輪跳動的曲線。各匹配方案中β β 2角度的取值見圖注，其正負(fù)號河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 27 按右手定則確定。 分析圖 ，第 第 5方案的λ變化規(guī)律為壓縮行程λ減小，拉伸行程λ增大，這與所希望的規(guī)律正好相反，因此不宜用在汽車前懸架中；第3方案雖然主銷后傾角的變化最小，但其抗前俯的作用也小，所以現(xiàn)代汽車中也很少采用；第 6方案的主銷后傾角變化規(guī)律是比較好的，所以這三種方案在現(xiàn)代汽車中被廣泛采用。 圖 上下橫臂在橫向平面內(nèi)的布置方案 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 28 3．水平面內(nèi)上、下橫臂動軸線的布置方案 上、下橫臂軸線在水平面內(nèi)的布置方案有三種，如圖 。一般規(guī)定，軸線前端遠(yuǎn)離汽車縱軸線的夾角為正，反之為負(fù)，與汽車縱軸線平行者，夾角為零。為正，而上橫臂軸 N— N的斜置角 α 2則有正值、零值和負(fù)值三種布置方案，如圖 a、 b、 c所示。如車輪上跳、下橫臂斜置角 α l為正、上橫臂斜置角 α 2為負(fù)值或零值時，主銷后傾角隨車輪的上跳而增大。至于采取哪種方案為好，要和上、下橫臂在縱向平面內(nèi)的布置一起考慮。但主銷后傾角變得太大時，會使支承處反力矩過人，同時使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對側(cè)向力十分敏感，易造成車輪擺振或轉(zhuǎn)向盤上力的變化。一 +2176。 為了綜合 1上述要求，選擇恰當(dāng)?shù)目骨案┙牵瑖庖迅鶕?jù)設(shè)計經(jīng)驗制定出一套列線圖， 如圖 。運用此圖的步驟如下： 先根據(jù)設(shè)計的允許前俯角 (在 0． 5g時為 1176。 )確定 f1，然后找到相應(yīng)的 η d，并在圖 1，求出 主銷后傾角變化率 (推薦懸架每壓縮 lOmm時為 10′ 一40′ )． 如超出范圍，即重新選β 1，直至達(dá)到要求為止。此圖適用于軸距 2． 8～ 3． 2m，質(zhì)心高為 0． 58～ 0． 6m的轎車。現(xiàn)代轎車所用的雙橫臂式前懸架，一般設(shè)計成上橫臂短、下橫臂長。另一方面也是為了得到理想的懸架運動特性。 其中 Z— By(1/2輪距 )為車輪接地點在橫向平面內(nèi)隨車輪跳動的特性曲線。圖中的 Z— δ 和 Z— γ分別為車輪外傾角和主銷內(nèi)傾角隨車輪跳動的特性曲線。 設(shè)計汽車懸架時，希望輪距變化要小，以減少輪胎磨損，提高其使用壽命，因此應(yīng)選擇 l2／ l1在 0． 6附近；為保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性，希望前輪定位角度的變化要小， 這時應(yīng)選擇 l2／ l1在 。美國克萊斯勒和通用汽車分司分別認(rèn)為，上、下擺臂長度之比取 0． 7和 0． 66為最佳。 微型純電動車轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可按轉(zhuǎn)向能源的不同分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩大類。在設(shè)計微型電動車時為求其結(jié)構(gòu)簡單操縱輕便減少整車質(zhì) 量故我在設(shè)計微型純電動車時采用簡單的機(jī)械轉(zhuǎn)向系