【正文】 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(dòng)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(chǔ)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(diǎn)，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(huì)成為今后純電動(dòng)車蓄電池的主流隨著技術(shù)的不斷發(fā)展成本勢必會(huì)不斷減小，綜合考慮微型純電動(dòng)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) 2022 屆畢業(yè)論文 14 為 : LixC + LixMyOz C + LiMyO– z LixC 為鋰碳化合物 。放電時(shí) , 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(shí)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(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行相互獨(dú)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(dòng)汽車的優(yōu)勢，本設(shè)計(jì)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) 2022 屆畢業(yè)論文 15 輪轂電機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)通常由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、制動(dòng)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(shí)裝備固定傳動(dòng)比的減速器。減速結(jié)構(gòu)通常采用傳動(dòng)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(diǎn)是如要獲得較大的轉(zhuǎn)矩，必河北工業(yè)大學(xué) 2022 屆畢業(yè)論文 16 須增大發(fā)動(dòng)機(jī)體積和質(zhì)量，因而成本高，加速時(shí)效率低，噪聲大。這兩種結(jié)構(gòu)在目前的電動(dòng)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(dòng)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(dòng)器可以根據(jù)結(jié)構(gòu)采用鼓式或者盤式制動(dòng)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(dòng)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(diǎn)如下： （ 1）感應(yīng)（異步）電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用、成本低廉、運(yùn)行可靠，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，噪聲低，不需要位置傳 感器，轉(zhuǎn)速極限高；缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(diǎn)，適用于電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)；缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)和控制非常困難和精細(xì)，運(yùn)行噪聲大。其中， 1991年與東京電力公司共同開發(fā)的電動(dòng)汽車 IZA，采用 NiCd電池為動(dòng)力源，采用四個(gè)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(dòng)，最高時(shí)速可達(dá) 176km/h。輪轂電機(jī)采用機(jī)械制動(dòng)與電機(jī)再生制動(dòng)相結(jié)合的 方式，機(jī)械制動(dòng)力矩由鼓式制動(dòng)器提供，制動(dòng)力分配規(guī)律的基本原則是不損害制動(dòng)效能的前提下，盡可能多的回收制動(dòng)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(dòng)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(shí)間僅 8秒。 KAZ 的前后輪沒有采用相同型式的制動(dòng)器，而是前輪采用盤式制動(dòng)器，后輪采用鼓式制動(dòng)器。 2022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(dòng)技術(shù)。它采用外轉(zhuǎn)子式永磁電動(dòng)機(jī)，將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子外殼直接與輪輞相固結(jié)，將電動(dòng)機(jī)外殼作為車輪輪輞的組成部分，而且電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)鼓集成在一起，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子、輪輞以及制動(dòng)器三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)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(dòng)汽車研究所研制開發(fā)的 EV961型電動(dòng)汽車也采用外轉(zhuǎn)子型輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，選用一種稱為“多態(tài)電動(dòng)機(jī)”的永磁式電動(dòng)機(jī)，兼有同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)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(dòng)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(dòng)盤的連接方便。該輪轂電機(jī)既可安裝市售微型汽車制動(dòng)盤，又能安裝不同規(guī)格摩托車制動(dòng)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)基于恒轉(zhuǎn)矩和恒功率運(yùn)行模式實(shí)現(xiàn)理想的汽車河北工業(yè)大學(xué) 2022 屆畢業(yè)論文 20 驅(qū)動(dòng)特性，如圖 所示。這種結(jié)構(gòu)型式具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）可以沿用內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力車的部分傳動(dòng)裝置，布置在原發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)相對于集中電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）以電子差速控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)外車輪不同轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)，而且精度更高； （ 2）取消機(jī)械差速裝置有利于動(dòng)力系統(tǒng)減輕質(zhì)量，提高傳動(dòng)效率，降低傳動(dòng)噪聲； （ 3）有利于整車總布置的優(yōu)化和整車動(dòng)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(diǎn)。 分散電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(yùn)動(dòng)，對傳動(dòng)軸的萬向傳動(dòng)也具有一定的限制。 混合動(dòng)力汽車與純電動(dòng)汽車是電動(dòng)汽車研究的兩個(gè)分支。目前，電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)多數(shù)在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的傳動(dòng)系基礎(chǔ)上進(jìn)行一些改變，進(jìn)而將電動(dòng)機(jī)及電池等部件加入總布置中。為使電動(dòng)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(jì)出適合電動(dòng)汽車的底盤系統(tǒng)勢在必行。使電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車相比具有更強(qiáng)的競爭力。典型驅(qū)動(dòng)布置型式，其電動(dòng)機(jī)與車輪之間可以是軸式聯(lián)接也可以將電動(dòng)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) 2022 屆畢業(yè)論文 22 2) 與傳統(tǒng)汽車相比，車輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)可通過電動(dòng)機(jī)來完成驅(qū)動(dòng)力的控制而不需要其他附件，容易實(shí)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(dòng)系統(tǒng)（ ABS）及動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)（ VDC）。這對提高電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程是很重要的。 微型電動(dòng)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?，F(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(dú)立懸架其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(dú)立懸架；前輪采用獨(dú)立懸架啊，后輪采用非獨(dú)立懸架；前輪與后輪均采用獨(dú)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(dú)立懸架時(shí)，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(dú)立懸架。因此，在汽車懸架系統(tǒng)中采用獨(dú)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(dú)立懸架。 河北工業(yè)大學(xué) 2022 屆畢業(yè)論文 23 2） 減少汽車的非簧載質(zhì)量。故采用獨(dú)立懸架可以提高汽車的平均行駛速度。同時(shí)能給車輪較大的上下運(yùn)動(dòng)的空間，因而可以將懸架剛度設(shè)計(jì)的較小，使車身振動(dòng)頻率降低，以改善行駛平順性。但是。在一般情況下，車輪跳動(dòng)時(shí)，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(dú)立懸架，不僅結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(huì)使車身傾斜時(shí)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(huì)影響車輪直線行駛的穩(wěn)定性，同時(shí)也會(huì)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) 2022 屆畢業(yè)論文 24 2分析了不同形式選假的特點(diǎn)。雙橫臂式獨(dú)立懸架的兩個(gè)擺臂長可以相等，也可以不等，在擺臂不等長的獨(dú)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(dú)立懸架時(shí)，車輪上下跳動(dòng)將使主銷后傾角產(chǎn)生很大的變化，因此，單縱臂式獨(dú)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(shí)，主銷的定位角不會(huì)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(dòng)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(dú)立懸架在轎車、輕型汽車的前輪上應(yīng)用較廣泛。通常這個(gè)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(dú)立懸架兼有單橫臂和單縱臂式獨(dú)立懸架的優(yōu) 點(diǎn)。綜上所述我所設(shè)計(jì)的微型純電動(dòng)車的前懸架采用雙橫臂式懸架，而后懸架采用單斜臂式獨(dú)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(dòng)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) 2022 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) 2022 屆畢業(yè)論文 28 3．水平面內(nèi)上、下橫臂動(dòng)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(shí)，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(shí)，會(huì)使支承處反力矩過人，同時(shí)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┙?，國外已根?jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)制定出一套列線圖，如圖 。運(yùn)用此圖的步驟如下： 先根據(jù)設(shè)計(jì)的允許前俯角 (在 0． 5g時(shí)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(shí)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?，F(xiàn)代轎車所用的雙橫臂式前懸架，一般設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)特性。其中 Z— By(1/2輪距 )為車輪接地點(diǎn)在橫向平面內(nèi)隨車輪跳動(dòng)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(dòng)的特性曲線。 設(shè)計(jì)汽車懸架時(shí)，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(shí)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(dòng)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(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩大類。在設(shè)計(jì)微型電動(dòng)車時(shí)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(jì)微型純電動(dòng)車時(shí)采用簡單的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 工作原理：當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)，通過轉(zhuǎn)向軸及轉(zhuǎn)向軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)動(dòng)副，使轉(zhuǎn)向搖臂前后擺動(dòng)，再通過轉(zhuǎn)向直拉桿和轉(zhuǎn)向節(jié)臂使左轉(zhuǎn)向節(jié)及裝在其上的轉(zhuǎn)向輪繞主銷偏轉(zhuǎn)。 目前國內(nèi)外生產(chǎn)的