某型电动汽车总体设计毕业论文(编辑修改稿)

某型电动汽车总体设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

串接电阻或改变电动机磁场线圈的匝数来实现。 因其调速是有级的，且会产生附加的能量消耗或使用电动机的结构复杂，现在已很少采用。 目前电动汽车上应 用较广泛的是晶闸管斩波调速，通过均匀地改变电动机的端电压，控制电动机的电流，来实现电动机的无级调速。 在电子电力技术的不断发展中，它也逐渐被其他电力晶体管（入 GTO、 MOSFET、BTR 及 IGBT 等）斩波调速装置所取代。 从技术的发展来看，伴随着新型驱动电机的应用，电动汽车的调速控制转变为直流逆变技术的应用，将成为必然的趋势。 在驱动电动机的旋向变换控制中，直流电动机依靠接触器改变电枢或磁场的电流方向，实现电动机的旋向变换，这使得电路复杂、可靠性降低。 当采用交流异步电动机驱动时，电动机转向的改变只需变换磁场三 相电流的相序即可，可使控制电路简化。 此外，采用交流电动机及其变频调速控制技术，使电动汽车的制动能量回收控制更加方便，控制电路更加简单。 传动装置 电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴，当采用电动轮驱动时，传动装置的多数部件常常可以忽略。 因为电动机可以带负载启动， 9 所以电动汽车上无需传统内燃机汽车的离合器。 因为驱动电机的旋向可以通过电路控制实现变换，所以电动汽车无需内燃机汽车变速器中的倒档。 当采用电动机无级调速控制时，电动汽车可以忽略传统汽车的变速器。 在采用电动轮驱动时，电动汽车也可以省 略传统内燃机汽车传动系统的差速器。 行驶装置 行驶装置的作用是将电动机的驱动力矩通过车轮变成对地面的作用力，驱动车轮行走。 它同其他汽车的构成是相同的，由车轮、轮胎和悬架等组成。 转向装置 转向装置是为实现汽车的转弯而设置的，由转向机、方向盘、转向机构和转向轮等组成。 作用在方向盘上的控制力，通过转向机和转向机构使转向轮偏转一定的角度，实现汽车的转向。 多数电动汽车为前轮转向，工业中用的电动叉车常常采用后轮转向。 电动汽车的转向装置有机械转向、液压转向和液压助力转向等类型。 制动装置 电动汽车的制动装置同其他 汽车一样，是为汽车减速或停车而设置的，通常由制动器及其操纵装置组成。 在电动汽车上，一般还有电磁制动装置，它可以利用驱动电动机的控制电路实现电动机的发电运行，使减速制动时的能量转换成对蓄电池充电的电流，从而得到再生利用。 工作装置 工作装置是工业用电动汽车为完成作业要求而专门设置的，如电动叉车的起升装置、门架、货叉等。 货叉的起升和门架的倾斜通常由电动机驱动的液压系统完成。 结构特点 内燃机汽车的特点是装备有发动机、发动机控制装置、机械式动力转动系统、燃油箱、排气系统等，能量的补充方式为向燃油箱加入燃油，通常无 法回收利用减速和下坡时的能量。 蓄电池电动车与内燃机汽车的最大区别是动力系统的差别，传统内燃机汽车动力系统的构造示意图如图所示，动力系统的起点是发动机，动力经离合器、变速器、万向节、传动抽、主减速器、差速器和驱动半轴传至车轮，其能源来自燃料箱，燃料可以是柴油、汽油、液化石油气、天然气和醇类等，用完之后可通过加油站补充。 蓄电池电动车汽车的最大特点是装备有蓄电池、电动机、电动机控制装置和能源管理系统等，能量的补充方式为充电，可在充电站或停车场进行，充电站使用的充 10 电器多为快速充电器。 由于电动机被拖动时，即可发电，因 此蓄电池电动汽车一般都带有可回收减速和下坡是能量回收（再生）系统。 纯电动汽车，相对燃油汽车而言，主要差别（异）在于四大部件，驱动电机，调速控制器、动力电池、车载充电器。 相对于加油站而言，它由公用超快 充电站。 纯电动汽车之品质差异取决于这四大部件，其价值高低也取决于这四大部件的品质。 纯电动汽车的用途也在四大部件的选用配置直接相关。 纯电动汽车时速快慢，和启动速度取决于驱动电机的功 率和性能，其续行里程之长短取决于车载动力电池容量之大小，车载动力电池之重量取决于选用何种动力电池如铅酸、锌碳、锂电池等，它们体积，比重、比功率、比能量、循环寿命都各异。 这取决于制造商对整车档次的定位和用途以及市场界定、市场细分。 纯电动汽车的驱动电机目前有直流有刷、无刷、有永磁、电磁之分，再有交流步进电机等，它们的选用也与整车配置、用途、档次有关。 另外驱动电机之调速控制也分有级调速和无级调速，有采 [1]用电子调速控制器和不用调速控制器之分。 电动机有轮毂电机、内转子电机、有单电机驱动、多电机驱动和组合电机驱动等。 电机及调速控制器的选用和配制对整车档次和价位也有影响。 公用超快充电站是纯电动汽车商业化的基础设施，将它做完善到位了才能使前者畅行无忧，反之则是它的短腿，受其制约和影响，欧洲、美国电动汽之商业实践充分说明了这点。 我们对此认识到了，但行动不力。 另外，充电机与车载电池之电缆连接器问题必须规范，形成电池品种、电压分档、快慢（功率大小）诸要素的一致，否则纯电动汽车及公用超快充电站无法有效无法对接，这个产业目前白纸一张，待我们去开拓，但必须规划、设计成型后实施，以免徒劳，以免劳命伤财。 纯电动汽车之四大部件及公用充电站 之大型充电机，专用电缆、线缆连接器乃至计费、收费系统，这是汽车行业新的零部件，没它们将是无米之炊，没做到位、不完善则是短腿受其制约。 同时与此相关的零部件制造商应以此形成产业链，共图发展。 国家发政委 “新能源汽车 公告管理办法和实施细则 ”已于 2020 年 11 月 1 日施行。 “城镇乡村农用（专用）电动汽车通用技术条件 ”也在酝酿过程中，纯电动汽车商业化在农村已经初现雏形，我们不该视而不见。 将来符合国际和符合市场需求的纯电动汽车必定遵守以下几项： 电动车辆研发制造运营必须符合国家各项相关法规。 整车、零部件性能必须满足国家技术标准和各项具体要求。 电动车辆是以电为能源，由电动机驱动行驶的，不再产生新的污染，不再产生易燃、易爆之隐患。 电动车辆储能用的电池必须是无污染、环保型的。 且具有耐久的寿命，具备超快充电（ 23C以上电流）的功能。 车辆根据用途确定一次充电之续行里程，以此装置够用电量的电 11 池组，充分利用公用充电站超快充电以延长续行里程。 电动机组应有高效率的能量转换。 刹车、减速之能量的直 接利用和回收，力求车辆之综合能源利用的高效率。 根据车辆用途和行驶场合设定最高车速，且不得超过交通法规的限定值，以合理选择电动机的功率和配置电池组容量。 车辆驾驶操作，控制简单有效、工作可靠，确保行车安全。 机械、电气装置耐用少维修。 车辆运营之费用低廉。 以目标市场需求为依据，提供实用、合适车型满足之，力求做到技术、经济、实用、功能诸方面的综合统一。 将来产业化、商业化为用户所欢迎的电动汽车，必定符合以下几点特征：准确的定位、恰当的用途、宜驶的区域、最佳的效能。 合适的车型、经济的配置。 可靠的性能、 便当的操控。 环保的电池、耐久的寿命、够用的电量、超快的充电、完善的网络、到位的服务。 低廉的费用、最少的维修。 纯电动汽车技术介绍 技术概述 电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。 它使用存储在电池中的电来发动。 在驱动汽车时有时使用 12 或24 块电池，有时则需要更多。 无污染，噪声低 电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，几乎是 “零污染 ”。 众所周知，内燃机汽车废气中的 CO、 HC 及NOX、微粒、臭气等污染物形 成酸雨酸雾及光化学烟雾。 电动汽车无内燃机产生的噪声，电动机的噪声也较内燃机小。 噪声对人的听觉、神经、心血管、消化、内分泌、免疫系统也是有危害的。 能源效率高，多样化 电动汽车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车。 特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。 电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。 有些研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高，因此 有利于节约能源和减少二氧化碳的排量。 另一方面，电动汽车的应用可有效地减少对石油资源的依赖，可将有限的石油用 12 于更重要的方面。 向蓄电池充电的电力可以由煤炭、天然气、水力、核能、太阳能、风力、潮汐等能源转化。 除此之外，如果夜间向蓄电池充电，还可以避开用电高峰，有利于电网均衡负荷，减少费用。 结构简单，使用维修方便 电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小。 当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动汽车易操纵。 动力电源使用成本高，续驶里程短 目前电动汽车尚不如内燃机汽 车技术完善，尤其是动力电源（电池）的寿命短，使用成本高。 电池的储能量小，一次充电后行驶里程不理想，电动车的价格较贵。 但从发展的角度看，随着科技的进步，投入相应的人力物力，电动汽车的问题会逐步得到解决。 扬长避短，电动汽车会逐渐普及，其价格和使用成本必然会降低。 第三章 微型纯电动车部件选择与设计 微型电动车蓄电池系统 电动汽车目前还存在价格较高、续驶里程较短、动力性能较差等问题，而这些问题都是和电源技术密切相关的。 目前制约电动汽车发展的关键因素是动力蓄电池不理想，对于开发电动汽车的竞争，最重要的就在于 开发车载动力电池的竞争。 对电源系统的要求如下 : (1) 高的比能量和能量密度 ； (2) 高的比功率和功率密度 ； (3) 快速充电和深度放电的能力 ； (4) 使用寿命长 ； (5) 自放电率小 , 充电效率高 ； (6) 安全性能良好 , 且成本低廉 ； (7) 免维修 ； (8) 对环境无危害 , 可回收性好。 目前国内纯电动汽车使用的主要是铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池这三类。 各种主要电动车用蓄电池对比见表 1。 目前能大量生产供应的只有铅蓄电池和镉镍蓄电池。 由于 13 镉镍电池性能价格比不如铅蓄电池而且存在镉污染，性能优良的 MHNi 电池有可能很快进入市场。 本文将重点讨论铅蓄电池、 MHNi、锂离子及钠氯化镍蓄电池的进展情况。 质子交换膜燃料电池（ PEMFC）是唯一可以在性能上与燃油汽车竞争的电池，本文将介绍其最近发展情况情况。 表 1 各种主要电动车用蓄电池对比 能 电池种类 比能量 Wh/kg 能量密度 Wh/L 比功率 W/kg 循环寿命 (次 ) 价格 (相对 ) 商品化 程度 铅酸 镉镍 MHNi NaNiCl2(ZEBRA) 锂离子 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 大量生产 大量生产 试制 中试 试制 研究显示，锂电池将是未来动力电池的发展方向，锂离子电池的比容要好于镍氢电池，具有重量轻、储能大、功率大、无污染（也无二次污染）、寿命长、自放电系数小、温度适应范围宽泛等优点，其寿命也可以比镍氢电池做得好。 因此锂离子电池逐渐取代铅和镍氢电池，成为纯电动汽车蓄电池的 核心技术。 虽然目前锂离子电池成本较高但它在其他方面的优越性能较高仍然会成为今后纯电动车蓄电池的主流随着技术的不断发展成本势必会不断减小，综合考虑微型纯电动车蓄电池采用锂离子电池最佳。 14 锂电池工作原理：充电时锂离子从氧化物正极晶格脱出，通过锂离子传导的有机电解液后迁移嵌入到碳负材料负极，负极处于富锂态，正极处于贫锂态，同时电子的补偿电荷从外电路供给到碳负极，保证负极的电荷平衡 工作原理。 锂离子电池使用锂碳化合物作负极 ,锂化过渡金属氧化物作正极 , 液体有机溶液或固体聚合物作为电解液。 在充放电过程中 , 锂离子 在电池正极和负极之间往返流动。 电化学反应方程式为 : LixC + LixMyOz C + LiMyO– z LixC 为锂碳化合物。 LixMyOz 为锂化过渡金属氧化 物。 放电时 , 锂离子由电池负极通过电解液流向正极并被吸收。 充电时 , 过程正好相反。 放电时则恰好相反，锂 从碳材料中脱出回到氧化物正极中，正极处于富锂态。 微型电动车电机驱动系统 电动汽车的动力性能与其驱动系统直接相关，当前驱动方案主要有四种：机械驱动布置方案、机电集成化驱动布置方案、机电一体化驱动布置方案、轮毂电机驱动布置方案。 其中 轮毂电机布置方案可以对各个驱动电机进行相互独立的控制，有利于提高车辆转向灵活性和充分利用路面附着力，这种布置方式比其他三种布置方式更能体现电动汽车的优势，本设计便是采用此种布置方案。 采用 轮 毅 驱动电动 机 驱动 ， 电动 机可以装在 电动 汽 车 的 车轮轮 毅中， 直接 驱动电动 汽 车 的 驱动轮 ，蓄 电 池可以布置在 车 身底部，或者布置在行李 仓 内，如 图。 这种 布置 结构简洁 ，更加 节 省了空 间。 代表 车 型比 亚 迪汽 车 公 司的 纯电动 汽 车 ET。 15 轮毂电机动力系统通常由电动机、减速机构、制动器与散热系统等组成。 轮毂电机动力系统根据电机的转子型式主要分成 两种结构型式：内转子型。