工業(yè)機(jī)械車輛畢業(yè)論文--10m純電動旅游客車總布置設(shè)計(jì)

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p>　　題目：10m純電動旅游客車總布置設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué) 院： 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 </p><p>　　專 業(yè)： 車輛工程 </p><p>　　班 級： 2010級 01班 </p>

2、<p>　　學(xué) 號： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><p>　　提交日期： 2014年 5月22日 </p><p>　　10m純電動旅游客

3、車總布置設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著環(huán)境污染的逐漸嚴(yán)重、能源的缺乏，作為無污染、零排放的綠色交通工具-純電動車越來越受到國內(nèi)外各大汽車廠商的喜愛，成為當(dāng)今世界汽車界競相研發(fā)的重點(diǎn)熱點(diǎn)。本論文的目的是為了積累電動旅游客車相關(guān)方面的技術(shù)，主要對電動旅游客車進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)研究。本論文闡述了電動汽車的研究背景和研究意義、國內(nèi)外電

4、動客車的發(fā)展現(xiàn)狀和水平，并且分析了我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對電動客車的需求并提出了相對的策略。研究了純電動旅游客車的行駛動力性能要求，根據(jù)純電動客車動力傳動系統(tǒng)參數(shù)的選擇與匹配方法對本旅游客車進(jìn)行動力選型匹配，分析了各種電動機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇交流感應(yīng)電動機(jī)作為動力源。在分析純電動旅游客車車載儲能動力源和動力電池的特性和要求的基礎(chǔ)上，研究了目前較先進(jìn)的磷酸鐵鋰電池及其充放電特性，并將此電池作為旅游客車的儲能源。對前面的選型設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行整合，根據(jù)旅游

5、客車的用車要求，給出最終旅游客車的主要技術(shù)參數(shù)，研究了純電動旅游客車動力傳動系統(tǒng)的構(gòu)成及布置方式，通過對現(xiàn)行的幾種常見的動力傳動系統(tǒng)進(jìn)行了研究與比對，根據(jù)純電動旅游客車對驅(qū)動系統(tǒng)的要求，得出了純電動旅游客車的動力傳動系統(tǒng)方案，并給出合適的整車動力系統(tǒng)和電池組的總布置圖，</p><p>　　關(guān)鍵詞: 純電動客車 電動機(jī) 磷酸鐵鋰電池 動力性能 傳動系統(tǒng) </p><p><b

6、>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the energy deprivation and environment pollution, the Electric Vehicle of zero emission has become more and more popular by the major automobile manufacturers. The

7、 research of the electric vehicle have become the hot spot of society .The purpose of this research is to accumulated electric bus techniques．This research mainly carried on a total design to the electric passenger Car.T

8、he paper summarizes the developing background and meanings of electrical vehicle．The present condition and </p><p>　　Keywords：pure electric bus； electric motor； lithium iron phosphate battery； </p>

9、<p>　　dynamic capability ; transmission system </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　第一章 緒

10、論1</b></p><p>　　1.1 研究背景及意義1</p><p>　　1.2 國外電動汽車發(fā)展?fàn)顩r及水平2</p><p>　　1.3 國內(nèi)電動汽車發(fā)展?fàn)顩r4</p><p>　　1.4 電動車目前面臨的主要問題6</p><p>　　1.5 電動車的未來發(fā)展方向7</p>

11、<p>　　1.6 論文主要研究內(nèi)容9</p><p>　　第二章 純電動旅游客車的電機(jī)與減速器選型匹配12</p><p>　　2.1 電動汽車電機(jī)技術(shù)12</p><p>　　2.2本研究用電機(jī)的選定14</p><p>　　2.3 電動汽車的動力性能基礎(chǔ)16</p><p>　　2.4 動

12、力傳動系統(tǒng)參數(shù)選擇與匹配方法18</p><p>　　2.5 本章小結(jié)25</p><p>　　第三章 純電動旅游客車的動力電池的選取26</p><p>　　3.1 電動車動力電池技術(shù)26</p><p>　　3.2 動力電池的匹配原則27</p><p>　　3.3 本研究所用動力電池及電池組容量選擇2

13、9</p><p>　　3.4 本章小結(jié)33</p><p>　　第四章 純電動旅游客車總布置設(shè)計(jì)34</p><p>　　4.1 整車最終技術(shù)參數(shù)確定34</p><p>　　4.2 整車動力傳動系統(tǒng)布置40</p><p>　　4.3 整車動力電池組布置45</p><p>　　4

14、.4 整車控制與系統(tǒng)管理47</p><p>　　4.5 本章小結(jié)48</p><p>　　第五章 總結(jié)與展望49</p><p><b>　　致 謝51</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)52</b></p><p><b>　　第一章 緒

15、論</b></p><p>　　1.1 研究背景及意義</p><p>　　當(dāng)前，環(huán)境污染嚴(yán)重和石油資源匱乏是當(dāng)今世界汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨的兩大難題，這兩大難題在我們國家表現(xiàn)得更為突出。</p><p>　　工礦企業(yè)等的排放是集中的固定污染源，而內(nèi)燃機(jī)汽車排出的廢氣是一種分散的流動污染源。前者易于控制與治理，后者往往集中在居民區(qū)排放污染物。現(xiàn)代城市到處

16、都是高樓大廈，使汽車排放的污染物不容易被稀釋擴(kuò)散，造成部分地區(qū)的排放物濃度很高。汽車排放物對人體健康的危害最大，因?yàn)樗母叨葎偤迷诘孛娓浇幵谌藗兒粑目臻g區(qū)域。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，各類機(jī)動車排氣污染已占城市大氣污染物的75％以上，其中CO的排放對空氣污染的比例約為80％，而NOx約為40％。排放的CO進(jìn)入人體與血紅蛋白結(jié)合就會破壞人體內(nèi)氧的輸送及交換，NOx進(jìn)入人體對人體的呼吸系統(tǒng)有較大的刺激作用并且它也是構(gòu)成光化學(xué)煙霧的主要成分，多環(huán)

17、芳烴中的苯并芘極易引發(fā)癌癥，HC由苯和多環(huán)芳烴等劇毒成分構(gòu)成[4]。對環(huán)境的另一個(gè)污染就是內(nèi)燃機(jī)汽車的噪音污染，城市里80％的噪音污染是來自于交通車輛。</p><p>　　各國汽車尾氣排放法規(guī)制定得日趨嚴(yán)格，在一定程度上促進(jìn)了汽車向“清潔化、無污染”的方向發(fā)展。在治理大氣污染方面，90年代美國加州制定了汽車尾氣排放法規(guī)，要求從1998年開始，在美國由八家最大汽車公司銷售的汽車總數(shù)中要有2％為零排放汽車，2001

18、年則達(dá)到5％，2005年達(dá)到12％。盡管這一目標(biāo)最終未能實(shí)現(xiàn)，但是卻在很大程度上促進(jìn)了世界范圍內(nèi)清潔汽車的開發(fā)和發(fā)展。為了解決環(huán)境污染和能源危機(jī)問題，世界各國不得不主動尋求開發(fā)低排放、使用新能源的新型交通工具。新能源電動汽車被看成是能夠解決內(nèi)燃機(jī)汽車諸多問題的重要途徑之一。</p><p>　　在我國，汽車工業(yè)起步晚、水平較低，據(jù)專家整體評估：中國傳統(tǒng)汽車工業(yè)較世界先進(jìn)水平落后30年以上，如果繼續(xù)步國外后塵，追求

19、傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)形式，我國汽車工業(yè)將步入“引進(jìn)一消化一落后一再引進(jìn)一再消化一再落后”的死圈，永遠(yuǎn)不可以在激烈的競爭中確立自己的地位。對于電動汽車而言，我國經(jīng)過“八五規(guī)劃”以來的技術(shù)積累，已取得了很大的進(jìn)步，在電動汽車用電動機(jī)、電池、電機(jī)控制三大關(guān)鍵技術(shù)上相繼取得重大的突破，整體技術(shù)水平距國際先進(jìn)水平已經(jīng)縮短到5～10年，尤其在某些領(lǐng)域還處于世界領(lǐng)先的地位，另外我國相對于國外而言，沒有傳統(tǒng)汽車工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)設(shè)施的沉重包袱。因此，電動汽車的產(chǎn)業(yè)化

20、必將成為中國汽車工業(yè)跨越式發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的切入點(diǎn)，將是一個(gè)重大的歷史機(jī)遇和挑戰(zhàn)。開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的高新技術(shù)產(chǎn)品，加大電動汽車的研究和開發(fā)力度，在這一領(lǐng)域占有一席之地。這樣，就有可能使我國汽車工業(yè)充分發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，迅速趕上和超過世界先進(jìn)國家，在新一輪的洗牌中占據(jù)主導(dǎo)地位，實(shí)現(xiàn)我國汽車工業(yè)的跨越式發(fā)展，從而完成汽車工業(yè)顛覆性革命[5]。</p><p>　　為了環(huán)境污染綜合治理、維護(hù)國家能源安全和獨(dú)立和經(jīng)濟(jì)社

21、會可持續(xù)發(fā)展、使我國電動汽車行業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展并成為國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)等方面的考慮，2001年11月，國家正式啟動“十五”期間“863”計(jì)劃電動汽車重大專項(xiàng)規(guī)劃，其重要位置僅次于當(dāng)時(shí)的“超大規(guī)模集成電路”，排名第二,電動汽車再次成為我國業(yè)內(nèi)外人士關(guān)注的焦點(diǎn)?！?63”計(jì)劃電動汽車重大專項(xiàng)的目標(biāo)是：以產(chǎn)業(yè)化為目標(biāo)，以市場為導(dǎo)向，在5～10年內(nèi)為在我國實(shí)現(xiàn)電動汽車的產(chǎn)業(yè)化奠定技術(shù)基礎(chǔ)。清華大學(xué)、株洲電力機(jī)車研究所、同濟(jì)大學(xué)合作承擔(dān)了其中的純電

22、動客車電機(jī)及其電機(jī)控制器的研制、純電動轎車AC/DC轉(zhuǎn)換器研制、燃料電池客車多能源動力總成系統(tǒng)研制三個(gè)項(xiàng)目。</p><p>　　1.2 國外電動汽車發(fā)展?fàn)顩r及水平</p><p>　　由于電動汽車的獨(dú)特優(yōu)勢，世界各國對電動汽車的發(fā)展也逐漸重視，各國紛紛根據(jù)本國實(shí)際國情制定了不同的技術(shù)路線，但從應(yīng)用程度和技術(shù)上來講處于領(lǐng)先位置的是美國、日本和歐洲國家。</p><p&g

23、t;　　日本在早期對環(huán)境保護(hù)和能源危機(jī)的關(guān)注以及占領(lǐng)未來世界電動汽車市場的考慮，非常重視電動汽車的開發(fā)與研制，他們的研究之路也非常成功。他們1965年就正式將純電動汽車列為國家大型項(xiàng)目之一，1991年推出了第三次電動汽車普及計(jì)劃。日本政府制定了一系列的措施，為了加快電動汽車的商業(yè)化進(jìn)程其補(bǔ)貼金額甚至高達(dá)整車成本的一半以上，各種稅費(fèi)、使用費(fèi)也明顯的降低。 日本計(jì)劃到2020 年至少開發(fā)出17款純電動汽車，把發(fā)展電動汽車作為低碳革命的核心內(nèi)

24、容。在這種大環(huán)境下，日本的汽車企業(yè)不斷推出自己的電動汽車產(chǎn)品。在1997年12月，豐田公司首先推出了世界上第一款批量生產(chǎn)的混合動力轎車 PRIUS，后來該車出口北美，在后來又出口歐洲，目前已經(jīng)在全世界20多個(gè)國家上市銷售，并且業(yè)績不凡。有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，豐田公司其全球銷量已經(jīng)超過百萬輛并取得了良好的市場反應(yīng)，已占有全球混合動力汽車市場90%的份額。在豐田公司在電動汽車市場取得突破后，日本本田汽車公司也開發(fā)了混合動力電動汽車。2002年4

25、月，本田公司在美國市場上投放了首輛混合動力汽車Civic。另外，三菱公司和日產(chǎn)主推的是純電動汽車，其典型產(chǎn)品包括日產(chǎn)Leaf和三</p><p>　　美國，作為世界第一大經(jīng)濟(jì)體，對能源的需求量極為龐大，所以電動汽車的研究也是美國研究的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。早在 1976年，美國以立法、政府資助和財(cái)政補(bǔ)貼等相關(guān)手段來推動電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國會就通過了《電動汽車和復(fù)合汽車的研究開發(fā)和樣車試用法令》。美國能源部與美國三大汽車

26、公司——福特、通用和克萊斯勒簽訂成立了“先進(jìn)電池聯(lián)合體”，投資了數(shù)億美元用于電動汽車和高性能電池的研究。1993年9月，美國總統(tǒng)克林頓與三大汽車公司聯(lián)手提出了發(fā)展電動汽車的新一代汽車伙伴(PNGV)計(jì)劃，這一計(jì)劃使得美國47個(gè)州的51所大學(xué)及研發(fā)機(jī)構(gòu)、21個(gè)實(shí)驗(yàn)室開展了1500多項(xiàng)研究項(xiàng)目，美國進(jìn)行了一系列的汽車技術(shù)創(chuàng)新國家行動。在2011年，能源部為了高性能車用電池和電力存儲新技術(shù)的集成創(chuàng)新，組建了一個(gè)能源創(chuàng)新中心(Energy In

27、novation Hub)。美國總統(tǒng)奧巴馬在2011年的國情咨文中重申了提出的美國電動汽車的近期發(fā)展目標(biāo)-在2015年前讓200萬輛電動汽車上路。該目標(biāo)中提到的電動汽車指的是純電動汽車(EV)和插電式混合動力汽車(PHEV)。因?yàn)橛匈Y金、政策、科研力量的支持，美國在電動汽車研制開發(fā)中取得了一些</p><p>　　歐洲國家在1990年成立了“歐洲城市電動車協(xié)會”，至今在歐共體組織內(nèi)已有60座城市參與其中，指導(dǎo)城市

28、的電動汽車運(yùn)營，幫助各城市進(jìn)行電動汽車可行性的研究和安裝必要的設(shè)備。德國政府十分重視環(huán)境保護(hù)和能源問題，投入了大量資金用于電動汽車的研發(fā)工作，早在1992年，德國政府便撥款3200萬馬克，建立了歐洲電動汽車試驗(yàn)基地，對84輛電動汽車和電動汽車的控制系統(tǒng)工程進(jìn)行了長達(dá)4年的大規(guī)模汽車試驗(yàn)，至今，取得了很多的成果。法國有著豐富的電力資源，既是石油輸入國，也是電力大國，并且電力價(jià)格要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于美國的石油價(jià)格，因而政府在政策上鼓勵(lì)發(fā)展電動汽車和充

29、分利用電力資源。在政府支持下，法國電力公司、雷諾汽車公司和標(biāo)志-雪鐵龍汽車公司共同簽署了承擔(dān)開發(fā)和推廣電動汽車的協(xié)議，并一直致力于電動汽車的研發(fā)推廣工作至今。英國是當(dāng)今世界電動汽車使用較早和較先進(jìn)的國家之一，英國在上個(gè)世紀(jì)90年代中期就有15萬輛電動汽車在運(yùn)行。</p><p>　　1.3 國內(nèi)電動汽車發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　與國外相比，中國電動汽車的研發(fā)起步較晚，但在政府的支持下發(fā)

30、展顯著。我國純電動汽車的研究開始于20世紀(jì)60年代，八五期間電動汽車列為國家科技攻關(guān)計(jì)劃，重點(diǎn)開展電動汽車關(guān)鍵技術(shù)研究，九五期間，正式列為國家重大科技產(chǎn)業(yè)工程項(xiàng)目組織了純電動汽車攻關(guān)和示范運(yùn)行嘗試。十五、十一五期間又將純電動汽車列入國家高新技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863），以電動汽車的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)平臺為工作重點(diǎn)，力爭在電動汽車關(guān)鍵單元技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)及整車技術(shù)上取得重大突破，促進(jìn)了純電動汽車的發(fā)展，促進(jìn)符合現(xiàn)代企業(yè)制度和市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求的研發(fā)

31、體系和機(jī)制的形成，在小型純電動汽車和大型公交車方面實(shí)現(xiàn)了小規(guī)模生產(chǎn)和示范運(yùn)行。為了推動電動汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，科技部在全國設(shè)立了4個(gè)電動汽車試驗(yàn)示范城市和1個(gè)試驗(yàn)示范區(qū)，分別是北京、天津、武漢、威海和汕頭。在示范城市投入電動汽車近千輛，完成100多處電動汽車運(yùn)營的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為電動汽車的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)行了有效的探索。2009年1月，我國正式啟動了―十城千輛工程，開始了節(jié)能與新能源汽車大規(guī)模商業(yè)化示范運(yùn)行。2009年7月，由中國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)起組

32、建的電動車T10聯(lián)盟是國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界第一個(gè)由前十大企業(yè)組成的聯(lián)盟，</p><p>　　我國電動汽車重大科技專項(xiàng)實(shí)施4年來，經(jīng)過200多家企業(yè)、高校和科研院所的2000多名技術(shù)骨干的努力，目前已取得重要進(jìn)展：燃料電池汽車已經(jīng)成功開發(fā)出性能樣車，燃料電池轎車?yán)塾?jì)運(yùn)行4000km，燃料電池客車?yán)塾?jì)運(yùn)行8 000km；混合動力客車已在武漢等地公交線路上試驗(yàn)運(yùn)行超過14萬km；純電動轎車和純電動客車均已通過國家有關(guān)認(rèn)證試驗(yàn)。

33、</p><p>　　燃料電池汽車。均采用電一電混合驅(qū)動方案，在整車操控性能、行駛性能、安全性能、燃料利用率等方面均已得到較大提高。2004年5月在北京召開的世界氫能大會上，我國自主研發(fā)的燃料電池轎車和客車樣車與世界領(lǐng)先的奔馳公司樣車同堂展示，引起了世界的驚贊。在10月舉行的必比登世界清潔汽車挑戰(zhàn)賽上，我國自主研發(fā)的燃料電池轎車在7個(gè)單項(xiàng)獎(jiǎng)中獲得5個(gè)A(在高速蛇行障礙賽、噪音、排放、能耗、溫室氣體減排5個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)

34、方面的最高等級)的好成績，燃料電池城市客車也以較高的技術(shù)性能和可靠性在挑戰(zhàn)賽中取得了良好的成績。</p><p>　　混合動力汽車。一汽、東風(fēng)、長安、奇瑞等汽車公司對此都投入了較大的人力、物力。各車型均已完成功能樣車開發(fā)。2003年11月8日，湖北省啟動武漢電動汽車試驗(yàn)示范運(yùn)行工作，先后投入6輛由東風(fēng)電動車輛股份有限公司研制的混合動力客車，已累計(jì)運(yùn)行14萬km，載客15萬人次；混合動力轎車按ECE城市工況與基本車

35、型進(jìn)行的對比試驗(yàn)顯示，其燃料經(jīng)濟(jì)性提高40％左右，達(dá)到了節(jié)油的目的。長安汽車公司采用同軸ISG輕度混合方案，成功開發(fā)了第二輪功能樣車和第三輪性能樣車，并在國內(nèi)率先開展了混合動力專用發(fā)動機(jī)開發(fā)。經(jīng)過國家檢測機(jī)構(gòu)測試．動力性能接近參考車的水平，綜合油耗降低接近17％，排放達(dá)到歐Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　1.4 電動車目前面臨的主要問題</p><p>　　(1) 續(xù)駛里程有限:</p

36、><p>　　目前市面上使用的電動汽車一般一次充電后的續(xù)駛里程為100­300km之間，并且這個(gè)數(shù)字通常都是在理論計(jì)算的前提下，還需要保持適當(dāng)?shù)男旭偹俣燃熬哂辛己玫男旭偣r才能得到保證，而事實(shí)上絕大多數(shù)電動汽車在一般行駛環(huán)境下的續(xù)駛里程只有50-100 km。比起傳統(tǒng)燃油汽車而言電動汽車的較短續(xù)駛里程成為其致命的弱點(diǎn)。</p><p>　　(2) 蓄電池使用壽命問題:</p&g

37、t;<p>　　普通蓄電池充放電次數(shù)僅為300-400次，即使性能良好的蓄電池充放電次數(shù)也不過700-900次，按每年充放電200次計(jì)算，一個(gè)蓄電池的壽命最多為4年，與燃油汽車的壽命相比太短。另外，不同類型的電池在性能方面都有各自的優(yōu)勢和不足，例如，鉛酸電池成本低，原材料豐富且易于回收，但續(xù)駛里程短、加速動力差且壽命短。鎳鎘電池加速動力足、壽命較長。但其成本高、可回收性差。鈉硫電池的比能量較高，能夠提供較長的續(xù)駛里程。但它

38、要求的工作環(huán)境較苛刻。且其沽性物質(zhì)具有強(qiáng)腐化性并易爆炸[11]。就整體來看，成熟電池的壽命都相對較短。</p><p>　　(3)蓄電池尺寸和質(zhì)量的制約:</p><p>　　現(xiàn)有電動汽車所使用的電池都不能在儲存足夠能量的前提下保持合理的尺寸和質(zhì)量。如果電動汽車自身裝備質(zhì)量大，就會影響加速性能和最大車速的提高。例如，現(xiàn)有電動汽車電池的外體積一般要達(dá)到550 L．當(dāng)把這么大體積的電池用于家庭

39、轎車上時(shí)，就必然要擠占轎車的行李廂空間。 </p><p>　　(4)電動汽車價(jià)格昂貴</p><p>　　主要是電池技術(shù)復(fù)雜，成本太高，另外也由于采用一系列新材料、新技術(shù)，致使電動汽車的造價(jià)居高不下。電動汽車蓄電池的價(jià)格約100美元/kW·h，甚至有的高達(dá)350美元/kW·h，成本太高，用戶難以承受。 </p><p>　　(5) 間接污染嚴(yán)重

40、</p><p>　　電動汽車本身雖無排放污染，但其間接污染也是不容忽視的。如鉛酸電池中的鉛，從開采、冶煉到生產(chǎn)的排污，都會對環(huán)境造成污染。再如所用電能，相當(dāng)大一部分來自火力發(fā)電，煤炭燃料也會造成大氣污染。</p><p>　　1.5 電動車的未來發(fā)展方向</p><p>　　自上世紀(jì)爆發(fā)石油危機(jī)后，不少跨國汽車公司都開始研制電動汽車。其中不乏福特，豐田等知名大型汽

41、車廠?？梢灶A(yù)見到電動汽車的發(fā)展將會是本實(shí)際汽車工業(yè)的重點(diǎn)和主流。電動汽車具有無排放污染、噪聲低、易于操縱、維修及運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)保和節(jié)能上具有不可比擬的優(yōu)勢，它是解決人類巨大能源和環(huán)境壓力的最有效途徑。上文已經(jīng)提到電動車問世以來，主要有三種形式，即純電動車、混合動力汽車和燃料電池電動車。下面就詳細(xì)的來說說這幾種形式的電動車。 </p><p>　　純電池電動車是完全由二次電池（如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電

42、池或鋰離子電池）提供動力的汽車。純電池技術(shù)發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，國外汽車發(fā)達(dá)國家和我國都進(jìn)行了小批量生產(chǎn)。近日，北京公交線上推出的兩輛以鉛酸蓄電池和鋰離子電池為動力的電動車已投入商業(yè)運(yùn)行，表現(xiàn)出了較好的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。純電池電動車具有無污染，零排放等優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)也十分突出，能量低，質(zhì)量大，充電時(shí)間長，成本高，折舊快，還容易對環(huán)境造成二次污染，其應(yīng)用范圍有限。 </p><p>　　混合動力汽車采用內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)兩

43、種動力，克服了純電池電動車行駛里程短、充電時(shí)間長等致命弱點(diǎn)，雖然混合動力車不能實(shí)現(xiàn)零排放，但其兼俱環(huán)保與節(jié)能，同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)，因此，具有非常好的發(fā)展前景。近年來，世界各大汽車公司紛紛推出這種車型日本已經(jīng)走在了世界前列，如豐田汽車公司推出的PRIUS汽車，本田推出的INSIGHT汽車均早已上市。PRIUS汽車尾氣排放水平僅相當(dāng)于日本現(xiàn)行法規(guī)的1/10，耗油量和二氧化碳排放量相當(dāng)于普通汽車的1/2，最高時(shí)速達(dá)140公里。我國的混合動力

44、汽車研究也進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性階段。1999年，清華與廈門金龍展出了聯(lián)合研制的混合力客車，今年4月，一汽展出了剛生產(chǎn)的混合動力紅旗轎車。專家指出，燃料電池汽車是未來汽車的發(fā)展方向。日本媒體認(rèn)為燃料電池技術(shù)，將成為21世紀(jì)汽車工業(yè)的核心技術(shù)，誰掌握了這種技術(shù)開發(fā)主導(dǎo)權(quán)，誰將成為汽車業(yè)的領(lǐng)袖。燃料電池，這是一種能與燃油發(fā)動機(jī)相比的電池，可以使用包括再生燃料在內(nèi)的所有含氫元素的燃料。燃料電池車的工作原理是，作為燃料的氫在汽車搭載的燃料電池中，與大氣中

45、的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生電能啟動電動機(jī)進(jìn)而驅(qū)動汽車。由于大量的純氫難以貯存在汽車上，而</p><p>　　在上世紀(jì)我國已經(jīng)錯(cuò)失了汽車工業(yè)的黃金發(fā)展期。在即將到來的新能源汽車，不管是電動還是其他能動的汽車上這一塊，我們都應(yīng)該加倍努力的去把握住。</p><p>　　我國電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展在具備了以上良好基礎(chǔ)的同時(shí)，還具有一些有利條件和比較優(yōu)勢。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：</p>

46、<p>　　資源優(yōu)勢。我國在鋰離子電池、永磁電機(jī)等電動汽車關(guān)鍵零部件的核心材料方面具有資源優(yōu)勢。根據(jù)已探明儲量，我國鋰資源儲量380多萬噸，居世界第二位，主要分布在四川、江西、新疆、河南、青海、西藏等地區(qū)。我國擁有豐富的稀土資源，稀土儲量占世界總儲量的近58％，居世界第一位。我國稀土產(chǎn)量自</p><p>　　1988年以來均居世界首位，多年來產(chǎn)品產(chǎn)量和供應(yīng)量達(dá)到世界總量的80％以上，是世界稀土第一出

47、口大國。</p><p>　　產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。近年來我國電動自行車、電動摩托車等輕型電動車及相關(guān)零配件產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，生產(chǎn)企業(yè)已超過3000家，整車保有量已超過5000萬輛，生產(chǎn)能力接近千萬輛，成為世界最大的輕型電動車生產(chǎn)國和第一大市場。在電動自行車快速普及的帶動下，動力電池和驅(qū)動電機(jī)等關(guān)鍵零部件生產(chǎn)體系迅速建立，在大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)、成本控制等方面形成一定優(yōu)勢，同時(shí)為建立電動汽車關(guān)鍵零部件體系奠定了堅(jiān)實(shí)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。&

48、lt;/p><p>　　市場優(yōu)勢。我國正處于快速城市化、工業(yè)化初期，地區(qū)間經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡的局面在未來較長一段時(shí)期內(nèi)很難改變。因此，不同地區(qū)、不同階層人們收入水平的差異，勢必造成消費(fèi)者對汽車產(chǎn)品的價(jià)格、功能等要求不同，我國具有巨大的多元化市場，使我國汽車消費(fèi)呈現(xiàn)出明顯的差異化和多元化特點(diǎn)。這種形勢下，只要緊密圍繞市場需求，有針對性地進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)和市場推廣，如優(yōu)先發(fā)展微混合、輕混合的混合動力汽車和低成本的小型純電動汽車，

49、將有利于加快電動汽車在我國的先期市場導(dǎo)入。</p><p>　　基礎(chǔ)設(shè)施后發(fā)優(yōu)勢。發(fā)達(dá)國家城市建設(shè)基本已經(jīng)結(jié)束，在城市內(nèi)新建或改建電動汽車充電網(wǎng)絡(luò)的難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于我們。我國大中城市建設(shè)還處于發(fā)展期，而在廣大農(nóng)村地區(qū)城鎮(zhèn)化、城市化剛剛起步，電動汽車充電站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)在我國具有較大的發(fā)展空間。如果能夠適時(shí)加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃，將極大地推動我國電動汽車配套基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)[6]。</p><p>

50、　　總的來說，我國電動汽車發(fā)展具備了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和有利條件。在大好形勢下，我們一定要把握機(jī)遇、再接再厲，開創(chuàng)電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新局面，在國際汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型過程中形成競爭優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)我國汽車產(chǎn)業(yè)由大變強(qiáng)和自主發(fā)展。</p><p>　　1.6 論文主要研究內(nèi)容</p><p>　　電動汽車與內(nèi)燃機(jī)車在外表上沒有什么區(qū)別，車輪與地面之間相互接觸與相互作用以及它們之間的力學(xué)過程也不存在本質(zhì)的區(qū)別。

51、兩種車的轉(zhuǎn)向裝置、懸掛裝置及制動系統(tǒng)也基本相同。它們之間的主要差別是采用了不同的動力源。內(nèi)燃機(jī)汽車是燃油混合氣體在內(nèi)燃機(jī)中燃燒作功，從而推動汽車前進(jìn)。電動汽車由蓄電池提供電能，經(jīng)過驅(qū)動系統(tǒng)和電動機(jī)，驅(qū)動電動汽車行駛。電動汽車韻操縱穩(wěn)定性、平順性及通過性與內(nèi)燃機(jī)汽車完全相同。電動汽車除本身具有再生制動性能外，與內(nèi)燃機(jī)的制動性能也是相同的。電動汽車不存在燃油經(jīng)濟(jì)性，其能量的供給和消耗，與蓄電池的性能密切相關(guān)，直接影響電動汽車的動力性能和續(xù)駛

52、里程，影響轡動汽車褥駛韻成本效益。</p><p>　　電動汽車要求電驅(qū)動系統(tǒng)具有恒功率輸出和高功率密度，在起步和爬坡時(shí)具有低速高轉(zhuǎn)矩輸出特性及巡航時(shí)的高速低轉(zhuǎn)矩特性，具有快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)特性，在轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速特性的較寬范圍內(nèi)具有高的效率，同時(shí)再生制動時(shí)的能量回收效率高。</p><p>　　電動汽車要求儲能動力源具有高的比能量和能量密度，高的比功率和功率密度，快充和深放電的能力，壽命長，自放電

53、率小，充電效率高，安全性好且成本低廉，免維修，對環(huán)境無危害，可回收性好。</p><p>　　目前純電動旅游客車一次充電能量有限，需要反復(fù)充放電，那么如何充分利用車載蓄電池有限的能量提高續(xù)駛里程，如何縮短充電時(shí)間，如何進(jìn)行驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)匹配從而獲得最佳的整車動力性能以及降低車輛的成本，很大程度上決定了純電動旅游客車開發(fā)能否獲得成功、能否實(shí)用化。</p><p>　　針對以上提車的一些問題，本

54、論文對一輛10m純電動旅游客車進(jìn)行了總布置設(shè)計(jì)，主要包括對儲能源電池選型布置、動力系統(tǒng)選型匹配、客車主要技術(shù)參數(shù)和總布置的設(shè)計(jì)等工作。論文將主要從以下幾個(gè)方面開展工作：</p><p>　?。?）闡述了電動汽車的開發(fā)背景及研究意義，綜述了國內(nèi)外電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀與水平，分析了我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對電動汽車的需求，并提出了應(yīng)對之策；</p><p>　　（2）研究了純電動旅游客車的行駛動力性能要

55、求，根據(jù)純電動客車動力傳動系統(tǒng)參數(shù)的選擇與匹配方法對本旅游客車進(jìn)行動力選型匹配；</p><p>　　（3）分析了化學(xué)電源及純電動旅游客車車載儲能動力源的特性與要求，研究了目前較先進(jìn)的磷酸鐵鋰電池及其充放電特性，并以此電池作為客車儲能源，根據(jù)旅游客車的要求對電池組進(jìn)行計(jì)算校核；</p><p>　　（4）對前面的選型設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行整合，根據(jù)旅游客車的用車要求，給出最終旅游客車的主要技術(shù)參數(shù)，

56、并給出合適的整車動力系統(tǒng)和電池組的總布置，繪制整車控制與管理系統(tǒng)圖。</p><p>　　以下是本次設(shè)計(jì)題目的參數(shù)要求：</p><p>　　第二章 純電動旅游客車的電機(jī)與減速器選型匹配</p><p>　　與傳統(tǒng)的燃油汽車一樣，電動汽車的動力及傳動系統(tǒng)是整個(gè)汽車的重要組成部分，其中的電動機(jī)算是電動汽車的動力核心，它不僅能將電池的電能轉(zhuǎn)化成使車輛行駛工作的動能，也能

57、在車輛制動過程中將汽車的行駛動能轉(zhuǎn)化為能儲存的電能。因此，旅游客車的電機(jī)與變速器的選型匹配至關(guān)重要，將直接影響到車輛的行駛動力性能。</p><p>　　2.1 電動汽車電機(jī)技術(shù)</p><p>　　2.1.1 直流電機(jī)</p><p>　　直流電機(jī)(DCM)是最早發(fā)明的電動機(jī)，到現(xiàn)在已經(jīng)有100多年的歷史。直流電機(jī)按照勵(lì)磁方式的不同可以分為：他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、短復(fù)

58、勵(lì)等。直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：具有優(yōu)良的電磁轉(zhuǎn)矩控制特性，啟動轉(zhuǎn)矩、制動轉(zhuǎn)矩大，易于快速啟動、停車；調(diào)速比較方便，調(diào)速范圍寬，易于平滑調(diào)速；由于磁場和電樞可以分別控制，因此控制起來比較容易，而且控制性能好；直流電機(jī)制造技術(shù)很成熟，驅(qū)動系統(tǒng)價(jià)格較便宜。</p><p>　　直流電機(jī)的缺點(diǎn)是效率較低、質(zhì)量大、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、體積大、價(jià)格高、可靠性差等。同時(shí)，直流電機(jī)上有電刷和換向器，它們?nèi)菀啄p，在高速運(yùn)行時(shí)還會產(chǎn)生火花，嚴(yán)重

59、時(shí)形成“環(huán)火”，限制了直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速提高。作為驅(qū)動電機(jī)，直流電動機(jī)最終將被交流電動機(jī)所取代[9]。</p><p>　　2.1.2 交流感應(yīng)電機(jī)</p><p>　　交流感應(yīng)也機(jī)又稱異步電動機(jī)。最初由于電力電子技術(shù)以及調(diào)速方法的限制，它在電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)中的應(yīng)用并不被看好。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，大功率電力電子器件的出現(xiàn)，以及調(diào)速方法的改進(jìn)，使得交流感應(yīng)電機(jī)的調(diào)速性能逐漸趕上并超過了

60、直流電動機(jī)。目前交流感應(yīng)電動機(jī)己經(jīng)成為在工業(yè)應(yīng)用中使用最為廣泛的拖動電機(jī)?，F(xiàn)在，雖然交流感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)比較復(fù)雜，成本較高，但是由于電機(jī)本身具有體積較小、成本較低、調(diào)速范圍寬、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，目前國內(nèi)大部分電動汽車還是采用了交流感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。</p><p>　　相對于直流電動機(jī)而言，交流感應(yīng)電動機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)比較復(fù)雜。它的變流器又稱逆變器。由于蓄電池以直流電的形式輸出能量，所以要用蓄電池輸出的能量來驅(qū)動交流感應(yīng)

61、電機(jī)，就先必須將蓄電池輸出的直流電進(jìn)行變流處理，將其逆變?yōu)榻涣麟?。逆變器的工作原理是通過電力電子器件的開關(guān)及合理的變流電路來將直流電逆變成交流電。現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，為交流感應(yīng)電機(jī)調(diào)速性能的改善提供了硬件條件。</p><p>　　交流感應(yīng)電機(jī)的調(diào)速方法主要包括改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、變頻調(diào)速、變極對數(shù)調(diào)速等，其中以變頻調(diào)速應(yīng)用最為廣泛?，F(xiàn)代研究較多的調(diào)速方法有PWM調(diào)速、矢量控制(VC)和直接轉(zhuǎn)矩控制(D

62、TC)。后兩項(xiàng)技術(shù)自上世紀(jì)末問世以來，在短短的20年時(shí)間里己經(jīng)得到了很大的發(fā)展和改進(jìn)。</p><p>　　現(xiàn)代控制算法在電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)電機(jī)調(diào)速中也得到了應(yīng)用?，F(xiàn)代電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)電機(jī)調(diào)速的研究主要集中在結(jié)合現(xiàn)代控制算法和現(xiàn)代電力電子技術(shù)的新型調(diào)速策略的應(yīng)用上，如：模糊邏輯在變極對數(shù)調(diào)速中的應(yīng)用，PWM逆變器在變極對數(shù)調(diào)速中的應(yīng)用、變結(jié)構(gòu)滑?？刂?，同時(shí)DSP器件也逐漸在該系統(tǒng)中得到應(yīng)用。</p>

63、<p>　　2.1.3開關(guān)磁阻電機(jī)</p><p>　　在電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，人們一直希望尋找一種價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠，調(diào)速范圍寬的電動機(jī)。開關(guān)磁阻電機(jī)就是這樣開始得到研究者的重視。20世紀(jì)80年代，研究者們就開始設(shè)計(jì)用作電動汽車驅(qū)動電機(jī)的開關(guān)磁阻電動機(jī)。開關(guān)磁阻電動機(jī)與直流電動機(jī)和交流電動機(jī)在結(jié)構(gòu)上有很大的不同，它與反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)相似，為雙凸極可變磁阻電動機(jī)。其工作原理是基于電子繞組通電后，其磁路

64、選擇最小磁阻路線的趨勢而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的。</p><p>　　開關(guān)磁阻電動機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行速度范圍寬，是一種極具潛力的驅(qū)動電機(jī)。但目前，它的噪聲和轉(zhuǎn)矩波動比較大，在電動汽車上的應(yīng)用還不很廣泛。</p><p><b>　　2.1.4永磁電機(jī)</b></p><p>　　永磁電機(jī)(PMM)可以分為永磁直流電機(jī)、永磁無刷直流電機(jī)和永磁同步電機(jī)。永磁同

65、步電機(jī)由于其功率密度和效率高、體積小、慣性低、響應(yīng)快以及調(diào)速范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，使其成為電動車驅(qū)動電機(jī)中強(qiáng)有力的競爭者，發(fā)展前景廣闊。永磁無刷直流電機(jī)則具有以下優(yōu)點(diǎn)：綜合效率和功率密度高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單牢固、免維修或少維修、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低、出力大。</p><p>　　在普通直流電機(jī)的基礎(chǔ)上，使用永磁體代替勵(lì)磁繞圈和磁極，就構(gòu)成了永磁直流電機(jī)。使用永磁體可節(jié)省空間、減少勵(lì)磁損失，因此永磁直流電機(jī)的功率密度和效率較

66、高，永磁體的磁導(dǎo)率低，因而可以減少永磁直流電機(jī)的電樞反應(yīng)，使換向得以改善。但由于存在換向器和電刷，永磁直流電機(jī)也會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動、摩擦和射頻干擾(RFI)[2、9、12]。</p><p>　　2.2本研究用電機(jī)的選定</p><p>　　以上的各種電機(jī)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，也在電動汽車的發(fā)展中有著不同的應(yīng)用和前景，對以上四種驅(qū)動電機(jī)性能進(jìn)行比較，如表2-1所示。</p><

67、p>　　表2-1電動汽車用電機(jī)性能比較</p><p>　　電動汽車用電機(jī)在需要充分滿足作為汽車的行走功能的同時(shí)，還應(yīng)滿足運(yùn)行時(shí)的舒適性、對環(huán)境適應(yīng)性、一次充電的續(xù)駛里程等要求。電動汽車用電機(jī)的要求具有比一般工業(yè)用電機(jī)更為嚴(yán)格的技術(shù)規(guī)范。對電汽車用電機(jī)的要求可歸納如下：</p><p>　?、俑唠妷?，高轉(zhuǎn)速。在允許的范圍內(nèi)，盡可能的采用高電壓、高轉(zhuǎn)速，可以減小電機(jī)的尺寸，同時(shí)可以降低

68、逆變器的成本。</p><p>　　②在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)的高效率。包括電機(jī)、控制器和傳動裝置的綜合效率，以延長電動汽車的一次充電續(xù)駛里程和提高制動能量回收的能力，而且在寬功率變化范圍內(nèi)具有較高效率。</p><p>　?、垭姍C(jī)需要較大的過載能力，以滿足短時(shí)間加速行駛與最大爬坡度的要求。</p><p>　?、茈姍C(jī)應(yīng)具有較大的啟動轉(zhuǎn)矩和較大范圍的調(diào)速性能，以滿足啟動、加

69、速、行駛、減速、制動等所需的功率與扭矩。</p><p>　?、蓦姎庀到y(tǒng)和控制系統(tǒng)的安全性應(yīng)達(dá)到有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。</p><p>　?、揠姍C(jī)應(yīng)具有高的可靠性、耐溫和耐潮性，并且運(yùn)行時(shí)噪聲低，能夠在較惡劣的環(huán)境下長期工作。同時(shí)體積小、質(zhì)量輕，價(jià)格便宜，使用維修方便等。</p><p>　　從以上比較結(jié)果可知，感應(yīng)電機(jī)成本低，可靠性好，調(diào)速范圍寬，控制器較成熟，制造技

70、術(shù)較成熟，轉(zhuǎn)矩波動小，噪聲小，不需要位置傳感囂，因此作為電動汽車驅(qū)動電機(jī)，目前選用較多；無刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，效率高，控制性能好，因此也有一定選用；開關(guān)磁阻電機(jī)可靠性好，成本低，簡單，高速潛力大，越來越受到人們的重視。</p><p>　　通過查閱資料比較可知，永磁同步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)在能量密度和效率上，比交流感應(yīng)電動機(jī)有優(yōu)勢，但在目前，交流感應(yīng)電動機(jī)仍是電動汽車驅(qū)動電機(jī)的首選。在本文的設(shè)計(jì)中，經(jīng)過綜合

71、比選，決定采用交流感應(yīng)電機(jī)作為純電動旅游客車的驅(qū)動電機(jī)。</p><p>　　2.3 電動汽車的動力性能基礎(chǔ)</p><p>　　除了特別全新設(shè)計(jì)的電動汽車以外，現(xiàn)有的電動汽車在外型上與普通的內(nèi)燃機(jī)汽車沒有什么區(qū)別。它們都是采用通過橡膠輪胎來與地面相接觸，相互作用，從而產(chǎn)生驅(qū)動力驅(qū)動車輛前進(jìn)，在力學(xué)原理上不存在本質(zhì)的區(qū)別。電動汽車在行駛時(shí)，由蓄電池組對電動機(jī)提供電能，由電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)

72、械能，用以克服各種阻力，驅(qū)動電動汽車行駛。</p><p>　　(1)電動汽車驅(qū)動力</p><p>　　車輛行駛的驅(qū)動力是路面作用在車輛驅(qū)動輪上的，它不僅與車輛驅(qū)動系統(tǒng)提供的牽引力有關(guān)，而且與路面與輪胎之間的接觸狀態(tài)有關(guān)。</p><p>　　電動汽車的電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩M，經(jīng)過減速齒輪傳動，傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩Mt，使驅(qū)動輪與地面之間產(chǎn)生相互作用，驅(qū)動汽車前進(jìn)。車輛傳

73、動系傳遞到驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩Mt，產(chǎn)生一個(gè)對地面的圓周力Fo，在它的作用下，地面對驅(qū)動輪產(chǎn)生一個(gè)反作用力Ft，這個(gè)反作用力就是車輛受到的驅(qū)動力。在車輪沒有產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)的情況下，電動汽車的驅(qū)動力Ft定義為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中：一

74、驅(qū)動力(N)；</p><p>　　一電動枕輸鏹轉(zhuǎn)矩(Nm)；</p><p>　　一半軸作用于動輪上的轉(zhuǎn)矩(Nm);</p><p>　　一減速器或變速器傳動比;</p><p><b>　　一主減速器傳動比;</b></p><p>　　一電動汽車機(jī)械傳動效率;</p><

75、p>　　一驅(qū)動輪半徑(m)。</p><p>　　2)電動汽車行駛方程</p><p>　　電動汽車行駛受力如圖2-1所示。電動汽車在路面上行駛時(shí)受到滾動阻力(Nm)和空氣阻力(Nm)，加速阻力(Nm)和重力沿道路坡面方向的分力——坡道阻力(Nm)。</p><p>　　圖2-1 電動汽車行駛受力圖</p><p>　　電動汽車的驅(qū)動

76、力要與行駛總阻力平衡，因此有：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　公式(2-3)又可以具體寫為：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　G表示車輛

77、總重力(N)，f表示滾動阻力系數(shù)，表示坡道與水平面的夾角(°)，</p><p>　　表示車輛的空氣阻力系數(shù)，</p><p>　　A表示車輛的迎風(fēng)面積()，</p><p>　　表示車輛的行駛速度(km/h)，</p><p>　　表示汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，>l，</p><p>　　m表示車輛的質(zhì)量

78、(kg)。</p><p>　　(3)電動汽車功率平衡方程</p><p>　　電動汽車行駛時(shí)，不僅驅(qū)動力和行駛阻力互相平衡，電動機(jī)的功率和電動汽車行駛的阻力功率也總是平衡的。</p><p>　　電動汽車運(yùn)動所消耗的功率有滾動阻力功率(kw)、空氣阻力功率(kw)、坡道阻力功率(kw)以及加速阻力功率(kw)。這樣就得到電動汽車行駛功率平衡方程式[10]：<

79、/p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　經(jīng)過單位換算整理得電動汽車功率平衡方程式為：</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　2.4 動力傳動系統(tǒng)參數(shù)選擇與匹配方法</p><p>　　動力傳動系統(tǒng)是電動汽車最主要的系統(tǒng)，電動

80、汽車運(yùn)行性能主要由其動力傳動系統(tǒng)的性能決定。驅(qū)動電機(jī)相當(dāng)于電動汽車的心臟，電機(jī)的參數(shù)直接影響整車的動力性和經(jīng)濟(jì)性，純電動汽車驅(qū)動電機(jī)參數(shù)匹配就是在滿足整車動力性能要求的基礎(chǔ)上合理選擇電機(jī)的參數(shù)，降低成本，提高續(xù)駛里程。</p><p>　　在進(jìn)行動力選型之前，先對旅游客車的主要參數(shù)進(jìn)行確定。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，以及參考市面上現(xiàn)有同級別的旅游客車，確定客車的外形尺寸為：10000mm*2550mm*3150mm；據(jù)中型客車的

81、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，整備質(zhì)量與外觀容積之比為0.11-0.13t/。取值0.13，由此初定整備質(zhì)量為10*2.55*3.15*0．12=10.44 t，取整為11000kg。；座位數(shù)為32個(gè)，根據(jù)規(guī)定，每位乘客按75 kg+3 kg(行李)核載，因此整車總質(zhì)量為11000+78*32=13496kg,取14 t。由基本參數(shù)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)給出該旅游客車的其他基本參數(shù)如表2-2所示。</p><p>　　表2-2 整車基本參數(shù)&

82、lt;/p><p>　　2.4.1 電機(jī)功率的選擇</p><p>　　電動機(jī)的功率選擇直接影響整車的動力性和經(jīng)濟(jì)性。電動機(jī)功率越大，電動汽車的后備功率也越大，加速性和最大爬坡度越好。但是，同時(shí)也會增加電動機(jī)的體積和質(zhì)量，正常行駛時(shí)電動機(jī)不能在高效率區(qū)附近工作，影響整車的經(jīng)濟(jì)性，降低了車輛的續(xù)駛里程。因此，在進(jìn)行電機(jī)功率參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)通常按照電動汽車的最高車速、加速時(shí)間和最大爬坡度來確定電動機(jī)的功

83、率。利用車輛動力學(xué)理論，通過計(jì)算汽車按要求指標(biāo)運(yùn)行的驅(qū)動力和行駛阻力平衡方程，來得出在相應(yīng)指標(biāo)要求下的動力源所需最大功率[11]。</p><p>　　根據(jù)最高車速 確定的最大功率 為：</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　式中，—汽車總質(zhì)量，14000kg；</p><p><b&

84、gt;　　—重力加速度；</b></p><p>　　—滾動阻力系數(shù)，取0.015；</p><p>　　—風(fēng)阻系數(shù)，取0.7；</p><p>　　—汽車迎風(fēng)面積，8.03；</p><p>　　—機(jī)械傳動效率，取0.9。</p><p>　　代入具體參數(shù)可得 </p><

85、p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　根據(jù)加速時(shí)間 的要求確定的最大功率為（在這里，該旅游客車的設(shè)計(jì)目標(biāo)是滿足一般要求，定為0-50km/h加速小于25s）；</p><p><b>　　?? ?</b></p><p><b>　?。?-9）</b></p>

86、<p>　　式中，—加速終末的速度，值為 50km/h；</p><p>　　σ —旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，值為1.05；</p><p>　　x —擬合系數(shù)（一般為 0.5）；</p><p>　　dt —迭代步長（一般取 0.1） 。</p><p>　　代入具體參數(shù)可得 </p><p>&l

87、t;b>　　（2-10）</b></p><p>　　根據(jù)最大爬坡度的要求確定的最大功率 為（在這里，該旅游客車的設(shè)計(jì)目標(biāo)是最大爬坡度25%（約14°），以20km/h的速度行駛）： </p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　代入具體參數(shù)可得 </p>&l

88、t;p><b>　　（2-12）</b></p><p>　　電機(jī)的峰值功率要滿足如下條件：</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　根據(jù)驅(qū)動電機(jī)的外特性(見圖2-2)，驅(qū)動電機(jī)在低轉(zhuǎn)速區(qū)可獲得恒定最大扭矩，同時(shí)在高轉(zhuǎn)速區(qū)獲得恒定的較高功率。驅(qū)動電機(jī)最大轉(zhuǎn)速的選擇要結(jié)合傳動系減速比、驅(qū)動

89、電機(jī)效率和連續(xù)轉(zhuǎn)動特性來考慮。驅(qū)動電機(jī)效率是扭矩和轉(zhuǎn)速的函數(shù)，在保障轉(zhuǎn)速和扭矩要求情況下，爭取使驅(qū)動電機(jī)工作效率最大化。</p><p>　　圖2-2 電動機(jī)轉(zhuǎn)矩外特性與功率外特性示意圖</p><p>　　根據(jù)動力系統(tǒng)控制策略，通常從保證汽車預(yù)期最高車速的驅(qū)動電機(jī)功率來初步選擇電動機(jī)最大功率，最高車速雖是動力性中的一個(gè)指標(biāo)，但它實(shí)質(zhì)上也反映了汽車的加速和爬坡能力。這是因?yàn)樽罡哕囁僭礁撸?/p>

90、要求的電動機(jī)功率越大，汽車后備功率就越大，加速與爬坡能力必然較好。</p><p>　　因此，根據(jù)選擇驅(qū)動電機(jī)的峰值功率，根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇驅(qū)動電機(jī)額定功率為150kW，峰值功率230 kW。</p><p>　　2.4.2 電機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的選擇</p><p>　　電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速對電機(jī)成本、制造工藝等有很大的影響。轉(zhuǎn)速在 6000r/min以下的為普通電機(jī)，以上的

91、為高速電機(jī)。普通電機(jī)成本相對較低，對配套使用的軸承、齒輪等沒有特殊要求，但是受調(diào)速范圍的限制，一般適用于電動客車。而高速電機(jī)成本高、制造工藝復(fù)雜而且對配套使用的軸承、齒輪等有特殊要求，一般適用于電動轎車。根據(jù)要開發(fā)的車型為旅游客車，選擇最高轉(zhuǎn)速為5000r/min 的電機(jī)。</p><p>　　電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇很重要，如果額定轉(zhuǎn)速取值過小，則功率擴(kuò)大因數(shù)過大，雖然電機(jī)的最大扭矩增大，但低速時(shí)穩(wěn)定性很差，且恒扭矩

92、范圍很窄；如果取值過大，則功率擴(kuò)大因素過小，會造成恒功率區(qū)調(diào)速范圍很窄，最大扭矩很小，要滿足整車動力性能，會導(dǎo)致傳動系統(tǒng)復(fù)雜。此外額定轉(zhuǎn)速對純電動汽車的加速性能和電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性有決定性影響，由于本次設(shè)計(jì)的是旅游客車，一般最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速的比為2-4，因此確定電機(jī)的最低轉(zhuǎn)速為2000r/min，最高轉(zhuǎn)速為5000r/min。</p><p>　　根據(jù)上面確定的額定功率、峰值功率、最低轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)速的值可以根據(jù)公式

93、2-5求得電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩分別為716N.m和1098N.m。</p><p><b>　?。?-14）</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中的旅游客車最終選定的交流異步感應(yīng)電動機(jī)的主要參數(shù)如下表2-3。</p><p>　　表2-3 交流異步感應(yīng)電動機(jī)的主要參數(shù)</p><p>　　2.4.2變速器傳動比的選

94、擇</p><p>　　在電動機(jī)參數(shù)一定的情況下，為了進(jìn)一步提高汽車驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩，達(dá)到純電動汽車的動力性要求，并能夠調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速和汽車車速之間的關(guān)系，往往使用變速傳動裝置。在機(jī)械傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，傳動系速比的選擇是最關(guān)鍵的，因?yàn)樗俦鹊倪x擇要兼顧汽車經(jīng)濟(jì)性要求和汽車動力性要求，它往往關(guān)系到電機(jī)的工作狀態(tài)以及電機(jī)在不同工況下的工作點(diǎn)，從而直接影響了電機(jī)工作效率，進(jìn)而影響到整車的續(xù)駛里程。在選擇變速器和主減速器時(shí)，除了考

95、慮加工工藝和成本外，變速傳動裝置體積要盡量小、質(zhì)量要盡量輕，同時(shí)不能有過多的擋位數(shù)，因?yàn)檫@樣會增加體積和質(zhì)量，從而影響電動汽車的整車性能。電動汽車傳動系中傳動系的速比、擋位數(shù)和換擋規(guī)律對整車的性能有著較大影響[17]。</p><p>　　傳動系速比選擇是否合適，對整車的續(xù)駛里程有著重要的影響。根據(jù)電機(jī)的高效區(qū)工作在電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速和額定功率附近的原理，電動汽車在工況行駛情況下，為了提高其續(xù)駛里程，應(yīng)盡量使電動機(jī)在

96、等功率區(qū)段和額定轉(zhuǎn)速附近工作。為了實(shí)現(xiàn)上述要求，可以通過對傳動系速比進(jìn)行優(yōu)化，使電動汽車經(jīng)常運(yùn)行的速度區(qū)域落在電動汽車的高效區(qū)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，圖2-3為通過速比優(yōu)化電機(jī)高效區(qū)的調(diào)節(jié)路線，從圖中可以看出，在需求功率一定的情況下，電動機(jī)的工作點(diǎn)隨著速比的變化沿著電機(jī)等功率曲線移動，因此可以通過優(yōu)化傳動系速比使電機(jī)更多地工作在高效區(qū)域內(nèi)。</p><p>　　在進(jìn)行傳動系速比優(yōu)化時(shí)，一方面要滿足整車的動力性的要求，

97、另一方面要滿足續(xù)駛里程的要求，通常以動力性為約束條件，以整車的續(xù)駛里程為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)對速比進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化的最終目的是使得續(xù)駛里程達(dá)到最大值。</p><p>　　圖2-3 電機(jī)工作效率提高原理圖</p><p>　　傳動系速比的設(shè)計(jì)必須遵守以下原則：必須保證車速不低于設(shè)計(jì)的最高車速；必須保證汽車的最大爬坡度要求；當(dāng)汽車以最常用的速度行駛時(shí)，應(yīng)盡可能地使電機(jī)T作于高效率區(qū)。</p>

98、;<p>　　與傳統(tǒng)汽車相同，增加電動汽車變速器的擋位數(shù)，有利于增大利用電動機(jī)最大功率的機(jī)會，提高汽車的動力性能；同時(shí)也可以增大電動機(jī)在最佳效率區(qū)工作的機(jī)會，改善整車的經(jīng)濟(jì)性，提高汽車的續(xù)駛里程。但是，由于電機(jī)具有較好的調(diào)速特性，電動汽車傳動系的擋位數(shù)不宜過多，一般不超過三個(gè)擋位，否則會使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，增大體積，從而使整車的質(zhì)量增加，影響整車的性能。</p><p>　　因此在本次的設(shè)計(jì)中，為充分利

99、用電動機(jī)的優(yōu)勢，同時(shí)又簡化變速器的結(jié)構(gòu)，本旅游客車選擇了三個(gè)個(gè)前進(jìn)擋，低檔保證起步和上坡，中高檔保證路面中高速行駛。具體包括P（駐車檔）、L（低速檔）、M（中速檔）、H（高速檔）、N（空擋）和R（倒檔）。</p><p>　　(1)變速器最小傳動比的選擇</p><p>　　電動汽車以最高車速行駛時(shí)，是用最小傳動比的檔位工作的。傳動系的總傳動比是各部件傳動比的乘積，即：</p>

100、<p><b>　　（2-15）</b></p><p>　　式中：—變速器的傳動比：</p><p>　　一主減速器的傳動比6.17。</p><p>　　最小傳動比的選擇要滿足最高車速的要求，即有下式：</p><p><b>　?。?-16）</b></p><

101、;p>　　式中：一電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速(r／min)；</p><p>　　r一輪胎滾動半徑(m)；</p><p>　　一最高車速(km／h)。</p><p>　　(2)變速器最大傳動比的選擇</p><p>　　確定傳動系最大傳動比時(shí)，應(yīng)考慮兩方面問題：最大爬坡度以及地面附著率，確定最大傳動比也就是確定變速器L擋傳動比。</p&

102、gt;<p><b>　?。?-17）</b></p><p>　　式中：一汽車最大爬坡度（14°）；</p><p>　　r一客車輪胎半徑（0.55m）；</p><p>　　一電機(jī)最大輸出扭矩（N.m）。</p><p>　　將該客車對應(yīng)的參數(shù)代入上面兩式，可以求得減速器的最小和最大傳動比分別

103、為：</p><p><b>　?。?-18）</b></p><p>　　根據(jù)研究，變速箱相鄰兩擋問的傳動比比值不宜大于1．7～1．8，否則會造成換擋困難，所以，這里也驗(yàn)證了需要在最大與最小傳動比之間再設(shè)計(jì)一擋傳動，定位2.55。最終，選取變速器三個(gè)前進(jìn)擋的傳動比分別比為1.68、2.55和4.1。</p><p><b>　　2.

104、5 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章首先分析了車輛行駛過程中的驅(qū)動力與行駛阻力，接著對行駛過程中的力與功率的平衡進(jìn)行了研究，推導(dǎo)出了車輛行駛過程中力與功率的平衡方程，得出了車輛行駛條件。最后提出了根據(jù)車輛動力性能需求對動力傳動系統(tǒng)參數(shù)中的電動機(jī)功率、變速器傳動比、電池組數(shù)量等主要參數(shù)的選擇與匹配方法。從而為純電動旅游客車的動力傳動參數(shù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)和方法。</p><p&g

105、t;　　第三章 純電動旅游客車的動力電池的匹配</p><p>　　上一章主要從整車的動力性要求對驅(qū)動電機(jī)以及變速器的參數(shù)進(jìn)行了初步的確定，本章將對純電動汽車的能量源—蓄電池進(jìn)行匹配。動力電池是整車的驅(qū)動能量源，為整車提供驅(qū)動電能。電池的形狀、體積和技術(shù)參數(shù)影響電動汽車的行駛性能，是電動汽車最重要的子系統(tǒng)之一。電動汽車動力電池的參數(shù)匹配主要包括電池類型的選擇、電池組電壓和電池容量的選擇。</p>&

106、lt;p>　　3.1 電動車動力電池技術(shù)</p><p>　　多年的研究和使用表明，電動汽車的性能在很大程度上取決于其所使用的儲能動力源。由于蓄電池的能量密度和功率密度總體上比汽油的能量密度和功率密度要小，為保證電動汽車的動力性，需要大量的蓄電池，在這種情況下，電動汽車的重量就比內(nèi)燃機(jī)汽車的重量大，成本也較高。因此，要使電動汽車真正進(jìn)入消費(fèi)市場，研究和開發(fā)高性能動力電池、改進(jìn)相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)就顯得十分重要。蓄

107、電池的性能參數(shù)包括能量密度、功率密度、能量效率、充電率以及循環(huán)使用壽命等。目前電動汽車上常用的幾種動力蓄電池有：鉛酸蓄電池、鎳氫蓄電池、鎳鎘蓄電池、鋰離子蓄電池[1、8、12]。</p><p><b>　?、?鉛酸蓄電池</b></p><p>　　鉛酸蓄電池技術(shù)較為可靠，生產(chǎn)工藝成熟，具有成本低，單體電池電壓高，可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，在電動汽車發(fā)展早期應(yīng)用廣泛。但是其

108、能量密度小、過充電和過放電性能差、易自放電、壽命短加上鉛對人體有毒等缺點(diǎn)，正逐漸被性能高的蓄電池所取代。</p><p><b>　?、?鎳氫蓄電池</b></p><p>　　鎳氫蓄電池具有較高的能量密度和功率密度、過放電和過充電性能好、低溫性能好、使用壽命長，并可以實(shí)現(xiàn)快速充電等優(yōu)點(diǎn)。因其具有很強(qiáng)的吸引力，鎳氫電池正逐步取代鎳鎘電池。鎳氫電池的續(xù)駛里程和使用壽命