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1、摘 要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。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。随着当今全球环境的恶化，节能环保成为了世界主流，电动汽车成为了新能源汽车的重要发展方向。本次毕业设计是微型电动货车的整体设计和外观设计。设计包括主要包括电动车电机的设计选择，以及驱动桥、转向器等的选型，汽车的总体尺寸确定，外观造型。电动车电机的选择是通过确定汽车的额定功率，转矩等，根据国家标准选取相应的电机型号；驱动桥、转向器部分通过其各种方案的比较，选取相应的合适的型号类型；货车的外形设计是在符合空
2、气动力学的基础上，考虑美观等元素进行了综合的外观造型。关键字：电动车，电机，电机调速ABSTRACTElectric car refers to the vehicle powered by vehicle power supply, driving wheel by electric motor, conforming traffic safety regulations and requirements of the vehicle. Compared with relative automobile, electric cars have four major differences:
3、electric motor, speed controller, battery, car charger. With todays global the deterioration of the environment, energy conservation and environmental protection has become the mainstream, electric car became an important developing direction of the new energy vehicles.The graduation project is a mi
4、cro-electric vehicle design and overall design.Including the main electrical motor vehicle design options, and the selection of drive axle, steering gear selection, etc; the overall size of vehicles determined appearance.Electric car motor choices is determined by the cars rated power, torque, etc.,
5、 selected in accordance with national standards for the corresponding motor type; drive axle, steering part of the comparison, through its various programs, select the appropriate type of suitable models; truckshape aerodynamic design is based on aesthetic considerations and other elements of the in
6、tegrated appearance.KEY WORDS：electric car, electric motor, speed controller目 录摘 要1ABSTRACT2前 言2第一章 电动汽车概述31.1 电动汽车的研究意义31.2 国内外研究现状41.3 面临的问题51.4 与传统汽车的区别7第二章 电动汽车的总体设计82.1 电动汽车形式的选择82.2 电动汽车主要参数的选择92.3 电机的选择142.4 电机调速装置172.5 电池的参数19第三章 总体选择203.1 驱动桥的选择203.2 悬架的选择283.3 转向系的选择323.4 制动系的选择37第四章 外观设计4
7、6结论47致谢48参考文献50前 言随着当今社会的飞速发展，人类面临的能源短缺、全球变暖、空气质量水平下降等诸多挑战日益突出。同时，全球汽车保有量的迅速增加以及其无限的发展潜力，使得这一问题愈发严重。这些反过来也推动了汽车自身技术的发展，为了节约能源，减少空气污染，实现可持续发展，汽车工程师正在不断努力研究降低油耗的方法，寻求各种代用燃料以及开发不用或少用汽油的新型车辆，包括电动汽车（EV：Electric Vehicle），混合动力汽车（HEV：Hybrid Electric Vehicle）等等。现在，越来越多的政府机构，汽车制造商已经认识到各种类型电动汽车和燃料电池汽车是实现清洁汽车的重
8、要解决方案，全世界的汽车工业界也正在为此努力并投入巨大的资金和人力。2010年的北京车展，各种新能源汽车的出场，引来媒体和观众的高度重视。而从各大汽车厂商推出的几种新型动力汽车可以看出，电动汽车、混合动力汽车已经有了长足的发展，用不多久，新能源汽车将会在市场上得以普及。电动汽车拥有许多特点。其在行驶过程中很少甚至没有排放污染，可称之为“零排放污染汽车”。电动汽车可节省汽油或柴油，解决汽车的能源需求问题。它的能源利用率高，热辐射低，震动与噪声小，车厢内、外的安静性好。此外，电动汽车的结构较传统汽车简单，维修使用方便。虽然面临着电池续航里程短，成本高等一些列的问题，但是毫无疑问，电动汽车作为一种节
9、能、环保、可持续发展的新型交通工具，电动汽车具有广阔的发展前景。本论文所论述的是微型电动货车的整体设计和外观设计，特别将速度限制在20km/h，并且为了保证其良好的运行，该电动货车特别适用于公安巡逻、步行街、高尔夫球场、旅游景点、房地产（园林小区）、车站、机场、码头等领域的交通工具。这些电动货车系列使用的电池具有：容量大、重量轻、寿命长、充电快速、安全性高、效率大等特点，其车外观设计优美，空间实用性大，操作方便，可为国内工厂车间、城管普遍使用。这次设计是我基于四年大学学习，运用平时所学知识（汽车构造、汽车理论、机械设计等），借助网上等各种渠道获得的知识，在老师的帮助下，对于汽车的整体把握。第一
10、章 电动汽车概述1.1电动汽车的研究意义2010年全球汽车保有量已接近10亿辆，而到2015年这一数字还将增加20%，将超过12亿辆。随着具有高效节能、低排放或零排放优势的电动汽车重新获得了生机，电动汽车受到世界各国的广泛重视。2006年，中国取代日本成为仅次于美国的世界第二大新车消费市场。2009年全年我国累计生产汽车1379.10万辆，同比增长48.3%；销售汽车1364.48万辆，同比增长46.2% ，成了名副其实的全球汽车产销第一大国。中国消费者对汽车有着巨大需求，在未来相当长一段时间里，中国汽车市场将继续保持世界上最快速发展的态势。但是地球上能源是有限的，尤其石油资源是不可再生的，因
11、此石油成为全球性战略物资。能源紧缺是全人类面临的日益严重而紧迫的问题，是一个全球性战略问题，关系到全球经济安全和军事安全。曾有一些专家曾经估计，全球能源矿产资源仅够支撑不到100年；而我国的石油只能支持国内消耗30年，煤炭最多能支撑100年。从我国油耗总量来看，继美国之后，取代日本成为全球第二大石油消费国，原油消费年均增长率为6%以上。实现我国交通能源动力系统转型已是大势所趋，新能源汽车拥有广阔的市场前景。如果中国采用一系列先进技术，包括电动汽车、压缩天然气汽车和以天然气为燃料的内燃机技术，到2030年，中国汽车的二氧化碳排放总量有可能降低45。如果电动汽车在2030年占中国全部乘用车的30，
12、届时中国将节省其石油总需求量的10。如果到2030年电动汽车能实现30的市场占有率，市场规模将达到1.5万亿元以上。2009年的哥本哈根气候峰会，中国政府做出承诺：2020年单位GDP碳排放比2005年减少40%至45%的目标即将付诸实施，并将之写入国民经济发展规划中。这更需要我国政府加大对于电动汽车的投入，提高电动汽车在中国的市场占有率。1.2国内外研究现状尽管传统的内燃机汽车仍在当今世界占据主导地位，但发展清洁无污染的电动汽车已是大势所趋，也是世界各国的必然选择。当前全球主要汽车生产国及企业都在加大电动车辆的研制与开发力度，燃料电动汽车已成为世界各大汽车公司21世纪初激烈竞争的焦点，动力技
13、术革命将彻底改变2l世纪汽车业的面貌，这一改变就是在近几年出现的燃料电动汽车。美国的通用福特公司日本的丰田、日产及本田公司，欧洲的奔驰、雪铁龙公司都在电动汽车的研制与开发上显示了很强的实力。眼下，电动汽车正迅速从研制试验阶段走向商品生产及应用阶段，但纯电动汽车由于受到电池续航能力、充电时间的困扰，目前还没有一款非常完善的产品推向市场。2009年6月4日，世界首款电动车，三菱 MiEV（见图1-1）正式进入量产阶段。2010年，盛大的北京车展上，各大汽车生产商竞相推出新能源汽车，其中既有国外的奔驰推出的smart，也有国产汽车的骄傲，奔腾B50。而各大厂商对于电动汽车的重视，表明了电动汽车在新能
14、源方向上的巨大潜力了美好前景。图1-1我国“八五”以来电动汽车被正式列入国家攻关项目，对电动汽车的投入显著增加。我国的汽车企业和高校、科研院所等200多家单位投入了大量的人力、财力和物力研发电动汽车，并取得了一系列科研成果。“九五”期间，列入国家重大科技产业工程项目，开发电动汽车项目也列入了国家“十五”与“十一五”期间，电动汽车被列入“863”计划12个重大专项之一,全国汽车标准化技术委员会于1998年新组建了电动汽车车辆标准化分技术委员会。科技部又于2001年启动了电动汽车重大科技专项，使我国电动汽车技术水平和产业化程度与国外处在同一起跑线上。经过近十年的发展，我国电动汽车的研发取得明显进展
15、。到2009年，我国已形成约1800项专利，并开发出了多款电动汽车样车。目前，共有48个型号的各类电动汽车获得机动车新产品公告，其中，比亚迪、奇瑞、长安等企业的插电式和油电混合动力汽车已具备上市销售的条件。电动汽车在我国正在进入快速发展新阶段。但是，这并不代表中国的电动汽车发展处于世界领先地位。除去电池，电动汽车与传统汽车基本一致，而中国在传统汽车上与世界先进水平的差距，使得电动汽车的发展受到了一定的限制。在清楚地认识到差距的同时，我们应尽量发挥自己的优势，学习各国先进经验，力求在电动汽车上有所突破。1.3面临的问题由于各国政府对于电动汽车的重视，进而投入的巨大人力物力，电动汽车有了相当大的发
16、展，不断新推出的电动汽车（比如三菱MiEV，奇瑞S18等）充分体现了这个领域工程师所做出的巨大努力和取得的骄人成绩。电动汽车的动力源电池更是不断的出现新的品种，其能源密度和使用寿命等不断的增强，为电动汽车的批量生产提供了更多的可能。但是，相对于传统的汽车，电动汽车依然面临着许许多多的问题。其中主要有以下几个问题：1续驶里程有限目前市场上使用的电动汽车一次充电后的续驶里程一般为100300 km，并且这个数字通常还需要保持适当的行驶速度及具有良好的电池调节系统才能得到保证，而绝大多数电动汽车在一般行驶环境下的续驶里程只有50100 km。比起传统燃油汽车而言电动汽车的较短续驶里程成为其致命的弱点
17、。2蓄电池使用寿命太短普通蓄电池充放电次数仅为300400次，即使性能良好的蓄电池充放电次数也不过700900次，按每年充放电200次计算，一个蓄电池的寿命最多为4年，与燃油汽车的寿命相比太短。另外，不同类型的电池在性能方面都有各自的优势和不足，例如，铅酸电池成本低，原材料丰富且易于回收，但续驶里程短、加速动力差且寿命短。镍镉电池加速动力足、寿命较长。但其成本高、可回收性差。钠硫电池的比能量较高，能够提供较长的续驶里程。但它要求的工作环境较苛刻。且其沽性物质具有强腐化性并易爆炸。就整体来看。成熟电池的寿命都相对较短。3蓄电池尺寸和质量的制约现有电动汽车所使用的电池都不能在储存足够能量的前提下保
18、持合理的尺寸和质量。如果电动汽车自身装备质量大。就会影响加速性能和最大车速的提高。例如，现有电动汽车电池的外体积一般要达到550 L。当把这么大体积的电池用于家庭轿车上时，就必然要挤占轿车的行李厢空间。4电动汽车价格昂贵主要是电池技术复杂，成本太高，另外也由于采用一系列新材料、新技术，致使电动汽车的造价居高不下。电动汽车蓄电池的价格约为100美元kWh，甚至有的高达350美元kWh，成本太高，用户难以承受。5间接污染严重电动汽车本身虽无排放污染，但其间接污染也是不容忽视的。如铅酸电池中的铅，从开采、冶炼到生产的排污，都会对环境造成污染。再如所用电能，相当大一部分来自火力发电，煤炭燃料也会造成大
19、气污染。随着电池性能的进一步提高，上述问题对电动汽车发展的制约程度在不断的降低。在可以预见的未来，电动汽车将必然成为汽车的重要发展方向，为人类的能源与环境做出重要贡献。图1-2为雪佛兰Volt混合动力车车载电池采用的锂离子充电电池。图1-21.4与传统汽车的区别电动汽车与传统内燃机汽车相比，行驶时车轮与地面之间的相互接触与相互作用的力学过程无本质区别，而且这两种汽车的转向装置、悬架装置及制动系统也基本相同。它们的主要差别是采用了不用的动力源。传统汽车的动力是内燃机，电动汽车则是全部或部分由蓄电池、燃料电池等提供电能，通过电动机和传统系统驱动汽车行驶。因此，电动汽车的制动性能、操纵稳定性、平顺性
20、及通过性与内燃机汽车基本一致。但是受电池等诸多因素的制约，当前的电动汽车的动力性、续驶里程、成本和可靠性等方面还与传统内燃机汽车有一定距离。为了设计制造出性能优越、价格便宜的电动车，首先需要对电动汽车的具体使用工况进行详尽调查，然后进行有针对性的设计，提出各个部件的参数要求，使各个动力源可以工作在较优的工作范围内，从而优化和提高电动汽车的各种性能，并降低成本。借助于现代科学技术的快速发展，各种高性能电池的不断出现，电动汽车在各方面的性能有了飞速的提高，这也使得纯电动汽车的量产成为了可能。第二章 电动汽车的总体设计2.1 电动汽车形式的选择汽车形式的选择，主要体现在轴数、驱动形式以及布置形式上的
21、区别。1.轴数汽车可以有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。影响选取轴数的因素主要有汽车的总质量、道路法规对轴载资粮的限制和轮胎的负荷能力以及汽车的结构等。本次设计为微型电动货车，故采用两轴设计2.驱动形式汽车的驱动形式有42、44、62、64、66、84、88等，其中前一位数字表示汽车车轮总数，后一位数字表示驱动轮数。汽车的用途、总质量和对车辆通过性能的要求等，是影响选取驱动形式的主要因素。增加驱动轮数能够提高汽车的通过能力，驱动轮数越多，汽车的结构越复杂，整车质量和制造成本也随之增加，同时也使汽车的总体布置工作变得困难。对于本次设计的电动货车，可采用结构简单、制造成本低的42驱动形式。3.布置
22、形式货车根据驾驶室与发动机相对位置的不同，分为平头式、短头式、长头式和偏置式四种。汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和车身（或驾驶室）的相互关系和布置特点而言。汽车的使用性能除取决于整车和各总成的有关参数以外，其布置形式对使用性能也有重要影响。 平头式货车平头式货车的的发动机位于驾驶室内。其优点有：汽车总长和轴距尺寸短，最小转弯直径小,机动性能良好；不需要发动机罩和翼子板，汽车整备质量小；驾驶员视野得到明显改善；汽车或向与整车的俯视面积之比称为面积利用率，平头式货车的该指标比较高。但是，也有其缺点：空载时前轴负荷大，因而在坏路上的汽车通过性变坏；因为驾驶室内有翻转机构和锁止机构，使结构复杂；进、
23、出驾驶室不如长头式货车方便；离合器、变速器等操纵机构复杂等等。 短头式货车短头式货车发动机大部分在驾驶室的前部，少部分位于驾驶室内。它的主要优缺点是：与长头式货车比较，汽车的总长和轴距得到缩短，最小转弯半径小，机动性能虽然好于长头式货车，但不如平头式货车；驾驶员视野不如平头式货车好，但与长头式货车比较得到很大改善；动力操纵机构简单；发动机的工作噪声、气味、热量和振动对驾驶员的影响与平头式货车比较得到很大改善，但不如长头式货车。 长头式货车长头式货车的发动机位于驾驶室的前部。相对于短头式货车，只是发动机舱和车头部分更长些。长头式货车的主要优点有：发动机及其附件的接近性好，便于检修工作；汽车满载时
24、前轴负荷小，有利于在坏路面上行驶时提高汽车的通过能力；地板低，驾驶员上、下车方便；离合器、变速器等操纵机构简单，易于布置。主要的缺点是：汽车总长与轴距均较长，因为最小转弯半径较大，机动性能不好；汽车整备质量大；驾驶员的视野不如短头式货车，更不如平头式货车好；面积利用率低。综合考虑不同布置方式的各个特点，以及本次设计的电动货车的工作要求和特点，故可选用短头式的前置后驱的布置形式。2.2 汽车主要参数的选择汽车的主要参数包括尺寸参数、质量参数和汽车性能参数。 汽车主要尺寸的确定汽车的主要尺寸参数有外廓尺寸、轴距、前悬、后悬、货车车头长度和车厢尺寸等。 外廓尺寸汽车的长、宽、高成为汽车外廓尺寸。GB
25、 1589-1989汽车外廓尺寸限界规定如下：货车、整体式客车总长不应超过12m；不包括后视镜，汽车宽不超过2.5m；空载、顶窗关闭状态下，汽车高不超过4m综合各方面考虑，规定本次设计的电动货车的外形尺寸（mm）为：LWH=380014301850 轴距L轴距L对整备质量、汽车总长、汽车最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径等有影响。当轴距缩短时，上述各指标减小。此外，轴距还对轴荷分配、传动轴夹角有影响。轴距过短会使车厢长度不足或后悬过长；汽车上坡、制动或加速时轴荷转移过大，是汽车制动性或操纵稳定性变坏；车身纵向角震动增大，对平顺性不利；万向节传动轴的夹角增大。本次设计将轴距定为：2400mm
26、。 前轮距和后轮距改变汽车轮距B会影响车厢或驾驶室内宽、汽车总宽、总质量、侧倾刚度、最小转弯直径等因素发生变化。增大轮距则车厢内宽随之增加，并有利于增加侧倾刚度，汽车横向稳定性变好；但是汽车的总宽和总质量及最小转弯直径等增加，并导致汽车的比功率、比转矩指标下降，机动性变坏。受汽车总宽不得超过2.5m限制，轮距不宜过大。但在选定的前轮距范围内，应能布置下发动机、车架、前悬架和前轮，并保证前轮有足够的转向空间，同时转向杆系与车架、车轮之间有足够的运动间隙。在确定后轮距时，应考虑车架两纵梁之间的宽度、悬架宽度和轮胎宽度及他们之间应留有必要的间隙。综合考虑，故可选取前轮距=1230mm，=1230mm
27、。 货车车头长度货车车头长度系指从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离。车身形式，即长头型还是平头性对车头长度有绝对影响。此外车头长度尺寸对汽车外观效果、驾驶室居住性、汽车面积利用率和发动机的接近性等有影响。本次设计的车头长度为1800mm。 货车车厢尺寸要求车厢尺寸在运送货物时能装足够额定吨数。车厢内长应在满足运送货物达到额定吨位的条件下尽可能取短些，以利于减少整备质量。故选取货箱长度为2000mm，宽为1330mm。 汽车质量参数的确定 汽车的质量参数包括整车整备质量、载客量、装载质量、质量系数、汽车总质量、轴荷分配等。 整车整备质量整备质量是指车上带有全部装备（包括随车工具、备胎等），加满燃
28、料、水，但没有装货和载人时的整车质量。整车整备质量对汽车的制造成本和燃油经济性有影响。目前，尽可能减少整车整备质量的目的是：通过减轻整备质量或载客量，抵消因满足安全标准、排气净化标准和噪声标准所带来的整备质量的增加，节省燃料。减少整备质量的措施主要有：新设计的车型应使其结构更合理，采用强度足够的轻质材料，如塑料、铝合金等等。故可选取电动货车的整备质量为1600kg。 汽车的载客量和装载质量（简称载质量）（1）汽车的在质量 乘用车的载客量包括驾驶员在内不超过9座，又称之为类汽车。因本次设计的微型电动货车为两座，故为类。（2）汽车的载质量 汽车的在质量是指在硬质良好路面上行驶时所允许的额定载质量。
29、汽车在碎石路面行驶时，在质量约为好路面的75%-85%。商用货车在质量的确定，首先应与企业商品规划符合，其次要考虑到汽车的用途和使用条件。原则上，货量大、运距长或矿用自卸车应采用大吨位货车以利于江都运输成本，提高效率；对货源变化频繁、运距短的市内运输车，宜采用中、小吨位的货车比较经济。本次设计的电动车，使用场地良好，载货量不大，运距短，故汽车的载质量可为800kg。 质量系数质量系数是指汽车在质量与整车整备质量的比值，即。该系数反映了汽车的设计水平和工艺水平，值越大，说明该汽车的结构和只在工艺越先进。汽车的质量系数的选取见表2-1。表2-1参 数车 型总质量质量系数货 车 汽车总质量汽车总质量
30、是指装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。商用货车的总质量由整备质量、载质量和驾驶员以及随行人员质量三部分组成，其计算公式为 式中，n为包括驾驶员及随行人员数在内的人数，应等于座位数。 则本次设计的汽车总质量=1730kg。 轴荷分配汽车的轴荷分配是指汽车在空载或满载静止状态下，各车轴对支承平面的垂直负荷，也可以用占空载或满载总质量的百分比表示。轴荷分配对轮胎寿命和汽车的许多使用性能有影响。从各轮胎磨损均匀和寿命相近考虑，各个车轮的负荷应相差不大；为了保证汽车有良好的动力性和通过性，驱动桥应有足够大的负荷，而从动轴上的负荷可以适当减小，以利于减小从动轮滚动阻力和提高在环路面上的通过性；为了
31、保证汽车有良好的操纵稳定性，又要求转向轴的负荷不应过小。因此，可以得出作为重要的轴荷分配参数，各使用性能对其要求是相互矛盾的，这就要求设计时应根据对整车的性能要求、使用条件等，合理选取轴荷分配。汽车的驱动形式与发动机位置、汽车结构特点、车头形式和使用条件等均对轴荷分配有显著影响。如发动机前置前轮驱动乘用车和平头式商用货车前轴负荷较大，而长头式货车前轴负荷较小。常在坏路面上形式的越野车，前轴负荷应该小些。当总体布置惊醒轴荷分配计算不能满足预定要求是，可通过重新布置某些总成、部件（如邮箱、备胎、蓄电池等）的位置来调整。必要时，改变轴距也是可行的方法之一。 (表2-2 各类货车的轴荷分配)车 型满
32、载空 载前 轴后 轴前 轴后 轴乘用车发动机前置前轮驱动发动机前置后轮驱动发动机后至后轮驱动商用货车42后轮单胎42后轮双胎42后轮双胎64后轮双胎 汽车性能参数的确定 动力性参数汽车动力性参数包括最高车速、上坡能力等。（1）最高车速随着道路行驶条件的改善，特别是高速公路的修建，汽车尤其是发动机排量大些的乘用车最高车速逐渐提高的趋势。本次设计的电动货车应用于较好的工作环境，可定最高车速为30km/h。（2）上坡能力用汽车满载时在良好路面上的最大坡度阻力系数来表示汽车的上坡能力。因乘用车、货车、越野汽车的使用条件不同，对他们的上坡能力要求也不一样。此次设计的电动货车满载时的最大爬坡度为20%。2
33、.汽车最小转弯直径转向盘转至极限位置时，汽车前外转向轮轮辙中心在支承平面上的轨迹圆的直径，成为汽车最小转弯直径。用来描述汽车转向机动性，是汽车转向能力和转向安全性能的一项重要指标。本次设计的最小转弯直径为10m。3.制动性参数汽车制动性是指汽车在制动时，能在尽可能短的距离内停车且保持方向稳定，下长坡时能维持较低的安全车速并有在一定坡道上长期驻车的能力。目前常用制动距离、平局制动减速度j和行车制动的踏板力及应急制动时的操纵力来评价制动效能。此次设计的电动货车的制动距离为5m。2.3 电机的选择1.电动汽车用电动机性能要求电动车用驱动电机通常要求能够频繁启动/停车、加速/减速, 低速和爬坡时要求高
34、转矩, 高速行驶时要求低转矩, 并要求变速范围大。其主要参数包括: 电动机类型、额定电压、机械特性、效率、尺寸参数、可靠性和成本等。另外为电动机所配置的电子控制系统和驱动系统也会影响驱动电动机的性能。1) 高电压。在允许范围内尽量采用高电压, 可减小电动机的尺寸和导线等装备的尺寸, 特别是可降低逆变器的尺寸。2) 高转速。高转速电动机体积小、质量轻, 有利于降低电动汽车的整车整备质量。3) 质量轻。电动机采用铝合金外壳, 以降低电动机质量、各种控制器装备的质量和冷却系统的质量等也要求尽可能轻。4) 较大的起动转矩和较大范围的调速性能。这样使电动汽车有良好的启动性能和加速性能。电动机有自动调速功
35、能, 因此可以减轻驾驶员的操纵强度, 提高驾驶的舒适性, 并且能达到与内燃机汽车加速踏板同样的控制响应。5) 效率高、损耗少, 并具有制动能量回收功能。电动汽车应具有最优化的能量利用, 以在车载总能量不变的情况下最大限度的增加续驶里程, 再生制动回收的能量一般可达到总能量的10%20%, 这是在内燃机汽车上不能实现的。6) 必须有高压保护设备。7) 可靠性好、耐温耐潮性能强及运行时噪声低。8) 结构简单、维修方便及价格便宜。2.纯电动汽车用电动机性能参数初步确定原则设计中先从保证汽车预期的最高车速来初步选择发动机应有的功率。选择的发动机功率应答题等于，但不小于以最高车速行驶时行驶阻力功率之和，
36、即式中，传动效率=0.90，质量m=1730kg，滚动阻力系数f=0.010，空气阻力系数=0.6，最高车速=30km/h，迎风面积A=2.7，经计算可知，故可确定功率其中，A，f的选取分别可见下表2-3和表2-4（表2-3）车型迎风面积A（）空气阻力系数典型轿车1.72.137470.300.410.61.00.50.8货车客车（表2-4）路面类型滚动阻力系数f良好的沥青或混凝土路面0.0100.018一般的沥青或混凝土路面0.0180.020碎石路面0.0200.025良好的卵石路面0.0250.030坑洼的卵石路面0.0350.0503.确定电机的额定转矩和转速（1）以常规车速确定电机额
37、定转速式中，为电机额定转速（r/min）；传动比；主减速比；常规车速km/h；滚动车速半径r=0.36（m）。带入计算得：641 r/min。（2）以额定功率确定电机额定转矩用下式计算式中，为最大转矩（Nm）；为转矩适应性系数，一般在1.11.3之间选取，本次设计选为1.2；发动机最大功率；最大功率转速（r/min）。带入计算可得：。综合上述计算，依据GB/T18488.12006，可选取电机的功率为3.7kW。（GB/T18488.12006：电机的功率等级为1kW、2.2 kW、3.7 kW、5.5 kW、7.5 kW、11 kW、15 kW、18.5 kW、22 kW、30 kW、37
38、kW、45 kW、55 kW、75 kW、90 kW、110 kW、132 kW、150 kW、160 kW、185 kW、200 kW及以上，并符合GB/T4772.11999的要求。）4.驱动电机的种类驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前电动汽车上广泛采用直流串激电动机，这种电机具有软的机械特性，与汽车的行驶特性非常相符。但直流电动机由于存在换向火花，比功率较小、效率较低，维护保养工作量大，随着电机技术和电机控制技术的发展，势必逐渐被直流无刷电动机（BCDM）、开关磁阻电动机（SRM）和交流异步电动机所取代。（1）直流电机：优点是成本低，易
39、于平滑调速，控制器简单，技术成熟等，缺点是由于直流电机在运行过程中需要电刷和换向器换向，因而电机本身的效率低于交流电机，同时，电刷需要定期的维护，造成的许多不便。此外电机本身体积大，重量大，换向器和电刷制约了直流电机的转速，故这些因素都影响了直流电机在电动车上的使用。（2）交流感应电机：优点是与直流相比有较高的效率，结构简单，坚实可靠，免维护，体积小，重量轻，易于冷却，寿命长等许多优点。缺点是感应交流系统的成本要比直流的高。主要在大功率电动汽车中有广泛的应用。（3）开关磁阻电机：优点是结构简单，适用于高速运行，调速控制比较容易，但是电磁的噪声和转矩脉动大，制约了它在电动车上的应用。（4）交流永
40、磁电机：交流永磁电机主要包括俩类，永磁同步电机和无刷直流电机。无刷直流电机的外特性曲线类似于永磁直流电机，特性较硬，在小功率电动汽车中应用。无刷直流电动机由于没有电刷和换向器，所以可在高速下运行，电机的体积可以缩小，重量减轻，提高了可靠性，而且无刷直流电机的控制器相对简单，这些都使了无刷直流电机在电动车上得到了广泛的应用。由以上各种电机的优缺点可选取无刷直流电机。综合上述各数据，可确定驱动电机的参数如下：电机型号SM-3P7D3转动惯量kg0.015功率kW3.7冷却方式风冷额定转速r/min641最高转速r/min5000转矩Nm40.74重量68额定输出电流A48防护等级IP542.4 电
41、机调速装置电动机调速控制装置是为电动汽车的变速和方向变换等设置的，其作用是控制电动机的电压或电流，完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。早期的电动汽车上，直流电动机的调速采用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（如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
42、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，这使得孔子哈电路复杂、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。单台电动机与控制器输出容量的匹配关系如下：（表2-5 GB/T18488.12006）电机额定功率/kW控制器输出容量/kVA152.253.7105.5157.5151135153518.5502250306037604510055100
43、7515080150110200132200150270160360183360200420故可知控制器输出容量为10kVA2.5电池的参数根据设计的要求，本次设计的电动车的续行驶里程为100km，最高车速为30km/h。而上面确定的电机额定功率为3.7kw则电动车的能够行驶的时间为：S 为续行驶里程km；最高车速 km/h电动车的电池容量为：R 电池容量Ah ； t 续行驶时间h; I 是电机的额定电流 A根据电池的要求选择的电池容量为180Ah。目前常用的电池主要有以下几种：铅酸电池，镍氢电池，锂离电池和ZEBRA电池。1.铅酸电池：铅酸电池成本低，适用性宽，可逆性好，大电流性能良好，可以
44、制成密封免维护结构等优点，被广泛的应用在车辆和邮电，电力，铁路，矿山，采掘，计算机等许多部门，但是，铅酸电池均为开口式或仿酸隔爆式，充放电时析出的酸雾污染环境及腐蚀严重，有需要经常的维护和添加酸和水。目前电动汽车使用的铅酸电池循环使用寿命达400次以上，能力密度为35Wh/kg左右。2.镍氢电池：镍氢电池能量密度，功率均高于铅酸电池，循环使用寿命在实际的电动车用的电池里是最高的，快速充电和深度放电性能好，充放电效率高，无重金属污染，全密封效果好。但是，其成本高，价格是相同容量的铅酸电池的58倍，单体电池电压低，自放电损耗大，对环境温度敏感，电池组热管理任务重。3.锂离电池：与其他电池相比较锂离
45、电池应用在汽车上，在容量，功率方面均有较大的优势，但是锂离电池快充放电性能差，价格过高和过充放电保护问题，在过充或滥用的条件下，锂离电池可能发生火灾和爆炸。因此为了确保锂离电池的安全，必须用电池管理系统，但是这样就大大的增加了电池的成本和体积。4.ZEBRA电池：钠镍氯化物充电电池是在20世纪80年代发展起来的，与其他电池相比较它最大的特点是电池反应需要熔融状态的Na，工作时需要使用加热器保保持在300C左右的高温状态。其能量密度高，实际可达到100Wh/kg，电池在寿命终止后能全部被收回利用，物污染环境问题。，但是由于Na被视为危险物品，这就降低的ZEBRA电池的商用范围。综合价格，环保，各
46、类电池的优缺点和结合所设计电动车适用范围本次设计所选择的电池为镍氢电池。再由电池参数的计算，可确定电池的电压为12V，充电时间不少于12h(但不要多于20h)，额定容量为180Ah，总质量为90kg。第三章 总体选择3.1驱动桥的选择驱动桥位于传动系的末端，其基本功用首先是增扭、降速、改变转矩的传递方向，即增大由传动轴或直接从变速器传来的转矩,并将动力合理地分配给左、右驱动轮；其次，驱动桥还承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力、纵向力和横向力，以及制动力距和反作用力矩等。驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成，转向驱动桥还有等速万向节。一、驱动桥设计应当满足的基本要求： 所选择的主减速比应能保证汽车具有最佳的动力性和燃料经济性。 外形尺寸要小，保证有必要的离地间隙。 齿轮及其它传动件工作平稳，噪声小。 在各种转速和载荷下具有高的传动效