电动汽车汽车动力匹配方案设计_电动汽车动力匹配计算

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电动汽车汽车动力匹配方案设计

众所周知，当今社会已经成为了“轮子上的社会”，人类越来越依赖于各种各样的交通工具。其中，汽车无疑是应用最广泛，人类依赖程度最高的交通方式。据估计，到2010年底，世界将10亿辆据有关媒体报道，中国的机动车保有量在2007年就已经突破1.5亿辆，而在2009年，我们国家更成为世界第一大汽车市场，产销量分别为1379.1万辆和1364.5万辆。面对如此巨大的汽车保有量，我们不得不面临随之而来的资源和环境压力。众所周知，汽车普遍依赖石油资源，而石油资源是不可再生的，一旦石油资源枯竭，世界的车轮将停转。不仅如此，汽车尾气和汽车噪声带来的巨大污染也越来越受到人们的重视。在一些大城市，交通高峰时期的城市环境已经令人无法忍受。据报道，墨西哥城由于三面环山且位于海平面以上740英尺（合2220米），这所城市的煤烟和来自城区400万辆汽车的尾气全部被高空的云彩捕获，导致每年300 天出现过高的臭氧含量水平。不仅如此，由于资源和环境压力所产生的燃料价格的上涨也是关乎我们生活的重要方面。从1998年到2008年，我国的汽油价格经历了40次调整，价格也从2.32元/升上涨到了6.20元/升，上涨幅度达到了267%。面对如此严峻的形势，我们不得不寻找一个可以解决的方案。毫无疑问，寻找一种可再生的并且清洁的能源是我们解决这一矛盾的切实方法。就目前的情况来说，新能源汽车的研究主要集中在混合动力汽车、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、氢发动机汽车、其他新能源（而相对于其他新能源汽车，只有纯电动汽车能够做到

零污染、零排放，低噪声，无疑是最为理想的新能源汽车。

1电动汽车的结构和特点

电动汽车一般由车身、底盘、动力系统等组成。其车身和底盘与传统汽车结构相类似，或者甚至是有所简化。故电动汽车的车身和底盘不是本文讨论的重点。而电动汽车的动力系统和传统汽车有着根本的不同。传统汽车由内燃机提供动力，动力从内燃机输出后，送达飞轮和离合器，再进一步传递到传动系，直至驱动车辆前进。而内燃机消耗化石燃料，燃料储存在油箱之中。但是电动汽车使用电动机提供力，动力输出到传动系后，其过程和传统车辆相一致，甚至还因为电动汽车的相关特性而有所简化。电动机的能量来自于动力电池。由此可见，电动汽车的构造相对来说比较简单。电动汽车中的关键技术便是对控制流程中的各个节点和整个系统进行精确有效的控制，目前这一方面，也是电动汽车科研力量的研究重心。

2车载电源

在目前的电动汽车上，车载动力源一般都是各式各样的蓄电池，利用周期性的充电来补充电能。动力电池组是电动汽车的关键装备，它储存的电能、质量和体积对电动汽车的性能起到决定性的影响。目前，电动汽车用电池已经经过了三代的发展。第一代电动汽车用电池都是铅酸电池，由于铅酸电池的比能量和比功率不能满足电动汽车动力性能的要求，所以就进一步发展了阀控铅酸电池、铅布电池等，使得铅酸电池的比能量有所提高，仍能够满足作为电动汽车的电源使用要求。

第二代的高能电池有镍镉电池、镍氢电池、钠硫电池、锂离子电池等。第二代动力电池的比功率和比能量都要比铅酸电池高出很多，大大提高了电动汽车的动力

性和续驶里程。

但是第二代动力电池现在依然是电能化学能电能的化学反应过程中储存和供给电能，有一些特殊使用条件和一定的局限性，其中有些高能电池还需要复杂的电池管理系统和温度控制系统，各种电池对充电技术还有不同的要求。而且第二代电池在使用一定的次数后会出现老化甚至报废的情况，几乎或者完全丧失充放电能力，并且会造成污染。这无疑又增加了电动汽车的使用成本。第三代电池是以燃料电池为主的电池，燃料电池直接将燃料的化学能转化成电能，能量转变的效率高，比能量和比功率高。并且燃料电池能量转化过程可以连续进行，反应过程能够有效地控制，是比较理想的燃料电池电动汽车用电池。但是燃料电池的燃料往往有毒有害而且价格昂贵，需要对车辆进行额外的设计，增加了设计和制造成本。

除此以外，飞轮储能器、超级电容也是常见的电动汽车车载动力源。飞轮储能器是电能机械能电能转换装置，可以瞬间输出很高的功率。而超级电容具备了电能电位能电能转换的能力，而且其充放电时间比起传统电池来说有很大的提高。以上种种装置都有自己的优缺点，但是综合现有技术条件以及相关技术的成本，现代电动汽车普遍使用先进的高能电池作为其动力源。本文讨论的对象也是使用高能锂电池作为动力源的电动汽车。

3目前电动汽车常见的传动系方案 有两种——差速半轴方案（单电机）和电动轮方案（多电机）。差速半轴方案类似于传动动力汽车的传动系布置方法，即动力通过减速增扭后，经由差速器传递到左右半轴上。而电动轮方案则是充分发挥了电动机，这种新型的汽车动力源的特性，利用轮毂电机，使用单电机驱动单独车轮，由车载计算机和电动机控制模块控制协调不同电机不同车轮间的工作运行情况。

差速半轴方案的特点是技术成熟简单，易于实施。而电动轮方案则非常新颖，可以给电动汽车的动力性带来革命性的变化。而且电动轮方案由于使用了多电机驱动的模式，在这个方案中应用的电机的性能要求显然要小于差速半轴方案，便于电机的设计和生产。

但是电动轮方案的缺点也很明显，就是控制复杂。由于电动轮方案必然会用到电子差速等复杂技术，在这些技术的研发上，目前的技术水平很难达到能够使这些技术得到大规模低成本的应用。综合市场和技术因素，我们选择差速半轴方案作为某型电动汽车的传动系布置方案。

4驱动电动机和驱动系统

驱动电机是电动汽车的动力装置，这是电动汽车和传统汽车最根本的区别。现代电动汽车一般使用的是交流电机、永磁电动机或者是开关磁阻电机。由于电动汽车制动时使用再生制动，一般可以回收10%~15%的能量，电动汽车节能和延长续驶里程的重要措施之一。再生制动显然不可能在内燃机汽车上实现。在电动汽车的制动系统中，还保留着常规制动系统和ABS，以保证车辆在紧急制动时有可靠的制动性能。电动汽车的驱动系统由驱动电机和驱动系统共同组成，随着电动汽车结构形式的不同，采用了不同的驱动系统。电动汽车的驱动系统有电动轮方案（轮边驱动系统）和差速半轴方案（集中驱动系统）两种方案。

5车身及底盘

电动汽车已经具有各种车型，包括电动轿车、电动客车（微型、小型、中型和大型）、电动货车（微型、小型、中型和大型）及其他改装的电动车辆。为适应城市、家庭、学校和服务行业的需要，电动汽车的车身造型，特别是微型电动轿车，已经有了多种多样、丰富多彩的造型。电动汽车的车身造型特别重视流线型，使得电动汽车的造型更加具有特色，更加的丰富多彩。也使得电动汽车的车身的空气阻力系数大大的降低了。电动汽车大多采用复合材料来制造车身结构和车身内饰，有的豪华气派，有的简单实用，并且更加轻盈且美观。

由于动力电池组的质量大和动力电池组的占据的空间也很大，为减轻电动汽车的整车质量和体积，采用轻质材料、碳纤维增强树脂和复合材料等制造车身和底盘部分的总成，并且采用三维挤压成型工艺，制造出结构复杂、质量小、强度大和装卸动力电池组方便的车价，补偿因的装备动力电池组而增加的负载。在底盘的布置上还要有足够的空间存放动力电池组，并且要求线路连接方便，充电方便，检查方便和装卸方便。能够实现动力电池组的整体机械化装卸。这就要求在电动汽车的底盘的布置上，打破传统的内燃机汽车底盘布置模式，加大承载空间的跨度和承载结构件的刚度，并且充分考虑防止动力电池组渗出的酸或碱液对底盘结构件的腐蚀侵害。在电动汽车上采用滚动阻力小的子午线轮胎，这种子午线轮胎的滚动阻力系数仅为0.005，使得电动汽车的滚动阻力大大地降低。

6电动汽车未来发展的展望

根据我国电动车产业的发展现状来分析，随着电动车核心技术的突破，我国逐步发展由电动车代替燃油车，现已开发出了不同的电动小轿车、电动公交车、电动面包车、电动货车等，并已逐步投入市场。电动车产业的发展，终将会为人类居住净化环境做出贡献。同时，电动车产业将是一个真正的朝阳产业，具有广阔的市场潜力和发展空间。

随着关键技术方面的突破和电动自行车的性能不断提升，让电动自行车成为了摩托车和自行车的替代产品，而它的快捷、环保、方便和廉价，也让更多的消费者认同，同时也激发了市场对于电动自行车的诉求。在日益增长的市场需求中，先前研发生产的企业迅速崛起，一些新的企业也开始进入，他们对电动自行车的投入也不断加大，使得产能迅速扩展。

根据前瞻产业研究院《2014-2018年中国电动车行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》分析：随着电动汽车保有量的不断增加，我们坚信电动汽车行业必定迎来市场的爆发。

班级交通1101

学号20111118

姓名陈明治

指导老师 董晓兰

日期2014.5.22