共 5 頁 第 0 頁外 文 翻 譯共 5 頁 第 1 頁譯文標(biāo)題 電動(dòng)汽車發(fā)展：過去、現(xiàn)在與未來原文標(biāo)題 Electric Vehicle Development: The Past, Present Gasoline vehicle took over as the leader and surpass electric vehicle both in performance and cost. Infrastructure improvement and demand of inter-city travel required a longer travel distance that was never able to exploit by electric vehicle before. Lacking of charge infrastructure development, reliable electricity transmission and limited travel distance, electric vehicle no longer suited for consumer demand and lost the edge to regular gasoline vehicle. Limited or no electrical infrastructure support forced the resignation and abundance of earlier electric vehicle.Widely discovery of gasoline in the sate and ready availability of cheap fuel also contributed the spread of gasoline vehicle. Petrol in the 1930s provided a direct cheap source of energy for vehicle transportation. It could be carried around by container which enabled and extended the mobility of owning a vehicle.B. Midterm development (1930s-1980s)Electric vehicle production and development came to a halt as personal transportation after combustion engine took over in 1935. Political sensitivity with OPEC created a necessity of energy independence during the 1960s and 1970s. U.S Government and environmentalist reintroduced tougher fuel efficient standard for the industry and ignited a board interest in electric vehicle in the period. Energy crisis in early 70s driven the US postal service placed a large order of 350 EV test fleet. It is the highest node of midterm development. However, partly due to limited performance, other governmental priorities, lack of board infrastructure support and range of corporation participation, the development quiet down quickly during this period.C. Modern DevelopmentModern EV development was dominated by EV1 who produced by GM for fleet application. Following a program funded by Department of Energy, Ford developed EV Ranger pick up truck, Toyota provided Rav4 EV and Honda had an EV available as well during late 1990s and early 2000s. Unfortunately, this short surge of EV availability did not realized into commercial production because of a complicated issue of politics, economic, education and technology that includes vehicle production cost and safety concerns. EV1, Ranger, Rav4 and Honda EV were intended for fleet test only, almost all the vehicles has been discontinued, destroyed and recycled. Only a handful of electric 共 5 頁 第 7 頁vehicles were survived under the hands of EV enthusiasts.D. Modern HEV developmentHowever, in 1999 and early 2000s, a new type of electric vehicle emerged from pure electric vehicle. Honda introduced the first HEV, Honda Insight, to the US Market that brought another milestone in auto industry. With brisk market acceptance and success of the Prius, HEV technology shows it maturity and potential. Ford introduced the first American hybrid electric vehicle, Escape SUV HEV, during the ‘Manhattan on a Tank’ event and registered 600 miles/tank in congestive city traffic that opened a new era of competition in US among HEVs. By year of 2008, the HEV sales were more than 2.5% for total sales volume. In deep, the next generation of HEV from Toyota, Honda and Ford has introduced into 2009 with further refinement along updated technology. Fuel efficiency has improved as well.Toyota is the clear leader in the HEV arena base on volume and range of models with it “synergy drive system”. Honda and Ford are right behind with their offering in full hybrids. GM offers its “two mode” technology in hybrid passenger cars and trucks as well.E. Future DevelopmentAs gasoline price rise rapidly, combined with environmental concern, the society renews the call for social responsibility. Electric Vehicle and other AFV suddenly becomes popular again.With announcement of the Chevy Volt plug-in concept couple years ago and pure electric vehicle from Nissan, a new round of EV development has resurrected into OEM’s cycle plan in the up coming years. The fruit of this EV trend will be seen in the next three years.Comparing to previous electric vehicle development, there are a few factors that will ensure this initiation be successful in the future:Vehicle operators are the direct target customers of developing EV. Market driven approach always creates competitive and attractive products at reasonable cost and performance.Early technology and environmental adopter will the initial leaders and users. They are willing to support and has the capability to influence the success. Also various education programs and EV initiatives transform general understanding of fuel efficient vehicles and their benefits. Warm acceptance of electric vehicle is high in the coming years.Cooperation in charge station and infrastructure development has gained attention at different level. Various business models are being explored. The industry and government are confident that final plan will reach prior to the mass launch of electric vehicle.Energy storage technology improvement makes lithium battery application became safe in vehicle. Sophistication of system management upgrades and improves electric vehicle to a comparable level of combustion engine. Lastly, proper government policy provides a development foundation for the industry. Special tax incentives and subsidy will offset consumer burden for purchasing electric vehicle. It is a confident vote for the product when government is willing to provide financial and strategic support.III. CONCLUSIONLike many emerging technology, electric vehicle development and application have been around for a long time, but until recently, the technology has not really taken off. 共 5 頁 第 8 頁Even though HEV started as a good alternative to gasoline vehicle and well publicized by the media, but it only represented as the intermediate step or near term solution. Government regulation and environmental prospect, in particular will drive the adoption of transportation electrification. Electric vehicle will be the final goal. In fact, as OEM introduce more EV model to the end consumer by 2012, the presents of electric vehicle will be widely seen and recognized. Along with new electric vehicle development on the way, it will also introduce tremendous opportunity in associated technology especially in Power electronics. We shall utilize this opportunity and contribute to the green trend.共 5 頁 第 9 頁指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 語外文翻譯成績(jī)：指導(dǎo)教師簽字：年 月 日注：1. 指導(dǎo)教師對(duì)譯文進(jìn)行評(píng)閱時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：①翻譯的外文文獻(xiàn)與畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主題是否高度相關(guān)，并作為外文參考文獻(xiàn)列入畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的參考文獻(xiàn)；②翻譯的外文文獻(xiàn)字?jǐn)?shù)共 5 頁 第 10 頁是否達(dá)到規(guī)定數(shù)量（3 000 字以上） ；③譯文語言是否準(zhǔn)確、通順、具有參考價(jià)值。2. 外文原文應(yīng)以附件的方式置于譯文之后。— 0 —開題報(bào)告學(xué)生姓名 專 業(yè) 班 級(jí)指導(dǎo)教師姓名 職 稱 工作單位課題來源 課題性質(zhì)課題名稱 純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的科學(xué)依據(jù)（科學(xué)意義和應(yīng)用前景，國(guó)內(nèi)外研究概況，目前技術(shù)現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì)等）1.科學(xué)意義及應(yīng)用前景幾十年來，隨著傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展壯大，世界各國(guó)均面臨能源和環(huán)境危機(jī)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。純電動(dòng)汽車的出現(xiàn)能有效解決能源和環(huán)境這兩大危機(jī)。另外，純電動(dòng)汽車的運(yùn)行平穩(wěn)、低噪聲、零部件布置靈活多樣化、維修方便、能量利用率高等優(yōu)點(diǎn)。電動(dòng)車作為解決環(huán)境污染的重要可行途徑, 得到快速發(fā)展。2.國(guó)內(nèi)外研究概況國(guó)內(nèi)現(xiàn)今電動(dòng)汽車主要是改裝設(shè)計(jì)的。在上世紀(jì) 60 年代，我國(guó)就開始了純電動(dòng)汽車的研發(fā)工作，于上世紀(jì) 90 年代掀起了一股研發(fā)熱潮，部分相關(guān)高校、科研院所以及汽車企業(yè)聯(lián)合開發(fā)充電電池和純電動(dòng)汽車，相繼研制出電動(dòng)汽車功能樣車、性能樣車和產(chǎn)品樣車，并開始著力推廣其示范運(yùn)行。國(guó)外電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)主要有以下兩種方法：改裝設(shè)計(jì)和全新設(shè)計(jì)改裝設(shè)計(jì)：選擇一輛與目標(biāo)設(shè)汁的電動(dòng)汽車在載客量和載質(zhì)量方面都近似的傳統(tǒng)汽車來進(jìn)行改裝。移除內(nèi)燃機(jī)，換成電機(jī)。充分利用車架上部和下部以及原油箱和座椅下的一些空間來安放電池。為盡量擴(kuò)大車廂內(nèi)的有一效空間。全新設(shè)計(jì)：國(guó)外電動(dòng)車發(fā)展比較早，新研制的電動(dòng)汽車大部分是采用全新設(shè)計(jì)。即采用新的外形，新的造型、底盤設(shè)計(jì)用于減小風(fēng)阻，提高續(xù)時(shí)里程。對(duì)車身、底盤和電池采取輕量化措施減輕車身質(zhì)量。用間接驅(qū)動(dòng)式或直接驅(qū)動(dòng)式或電動(dòng)輪式驅(qū)動(dòng)。再用仿真軟件進(jìn)行仿真修改。3.目前技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)萬向電動(dòng)汽車有限公司自 2002 年成立以來，在高能量聚合物鋰離子動(dòng)力電池、一體化電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)等方面取得了相應(yīng)的成果，成為動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化制造基地和“十一五”純電動(dòng)汽車平臺(tái)牽頭單位。天津清源電動(dòng)車輛有限公司等單位研發(fā)的純電動(dòng)轎車，— 1 —其整車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)型、續(xù)駛里程、噪聲等指標(biāo)已超過法國(guó)雪鐵龍的純電動(dòng)轎車和箱式貨車，初步形成了關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)能力。北京理工大學(xué)等單位聯(lián)合組建了北京理工科凌電動(dòng)車輛股份有限公司密云電動(dòng)車輛產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)基地，并于 2003 年底順利通過北京市公共交通總公司組織的示范運(yùn)行車組驗(yàn)收，小批量研發(fā)生產(chǎn)的四種車型約 40 輛公交車投放了北京市奧運(yùn)電動(dòng)車示范車隊(duì)運(yùn)行。設(shè)計(jì)內(nèi)容和預(yù)期成果（具體設(shè)計(jì)內(nèi)容和重點(diǎn)解決的技術(shù)問題、預(yù)期成果和提供的形式）一、 設(shè)計(jì)內(nèi)容和重點(diǎn)解決的技術(shù)問題1.確定驅(qū)動(dòng)方式2.設(shè)計(jì)齒輪3.確定變速器及制動(dòng)器形式二、 預(yù)期成果和提供的形式1.制定傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體方案；2.總體結(jié)構(gòu)裝配圖；3.制定關(guān)鍵部位的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案；4.撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。擬采取設(shè)計(jì)方法和技術(shù)支持（設(shè)計(jì)方案、技術(shù)要求、實(shí)驗(yàn)方法和步驟、可能遇到的問題和解決辦法等）1.純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法：在純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，首先需掌握相關(guān)仿真軟件，具備汽車原理、汽車設(shè)計(jì)及機(jī)械制圖等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，然后采用電動(dòng)汽車仿真軟件 ADVISOR 建立整車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的 Simulink仿真模型。2.工作環(huán)境及技術(shù)條件：需要用 PC 機(jī)進(jìn)行機(jī)械工程圖的繪制，可以充分利用系里的CAD/CAM 實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。設(shè)計(jì)相關(guān)的各種手冊(cè)和資料和從學(xué)校圖書館借閱；另外可以充分利用學(xué)校的數(shù)字圖書資源，查閱中、英文文獻(xiàn)?！?2 —實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)和已具備的條件（包括過去學(xué)習(xí)、研究工作基礎(chǔ)，現(xiàn)有主要儀器設(shè)備、設(shè)計(jì)環(huán)境及協(xié)作條件等）1、完成傳動(dòng)系統(tǒng)的初步掌握，已學(xué)習(xí)完汽車設(shè)計(jì)課程，已具有一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)；2、掌握純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需具有機(jī)械制圖和汽車設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，已學(xué)習(xí)過汽車?yán)碚?、汽車設(shè)計(jì)等多門課程，為設(shè)計(jì)工作打下了良好的基礎(chǔ)。3、已掌握相關(guān)仿真軟件，且熟悉 ADVISOR 軟件的運(yùn)用，可對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，為制定優(yōu)化設(shè)計(jì)方案提供依據(jù)。4、我院已具備 CAD/CAM 實(shí)驗(yàn)室，圖書館，數(shù)字圖書館等硬件設(shè)施。各環(huán)節(jié)擬定階段性工作進(jìn)度(以周為單位)1．準(zhǔn)備開題報(bào)告：3 周2．純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：8 周4． 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明及準(zhǔn)備答辯：2 周開 題 報(bào) 告 審 定 紀(jì) 要時(shí) 間 地點(diǎn) 主持人姓 名 職 務(wù)（職 稱） 姓 名 職 務(wù)（職 稱）參會(huì)教師— 3 —論證情況摘要記錄人：指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日教研室意見 教研室主任簽名： 年 月 日文 獻(xiàn) 綜 述我的論文選題是：純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、文獻(xiàn)查閱的方法與結(jié)果我從以下途徑查閱了文獻(xiàn)資料：1． 圖書館和其他途徑查到以下書刊文本資料（按照注釋與參考文獻(xiàn)注錄格式列出）[1]付主木.電動(dòng)汽車運(yùn)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2014.11[2]鄒政耀，王若平.新能源汽車技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社.2012.7[3]Iqbal Husain.純電動(dòng)及混合動(dòng)力汽車設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].原書第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2012.3[4]趙航，史廣奎.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2012.5[5]2． 互聯(lián)網(wǎng)檢索http://www.docin.com/p-812644657.htmlhttp://ddc.greenwheel.com.cn/ddqcjs/car-2819.htmlhttp://www.docin.com/p-165789986.html在查閱的文獻(xiàn)資料中，與我論文直接有關(guān)的文獻(xiàn)有以下幾類：1．專著教材類： 5 種，如：2．學(xué)位論文類： 2 種，如：3．互聯(lián)網(wǎng)資源： 3 種，如：以上共查閱了有關(guān)文獻(xiàn)資料 10 種，詳見我的資料卡片。二、國(guó)內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀通過查閱資料和分析，對(duì)我所研究的論題國(guó)內(nèi)外研究的歷史和現(xiàn)狀是：早在 19 世紀(jì)中期，燃油汽車出現(xiàn)之前，純電動(dòng)汽車就在公共場(chǎng)所開始應(yīng)用。1990 年，出售的 4200 輛汽車中，40%是蒸汽機(jī)汽車，38%是電動(dòng)汽車，剩下的 22%為燃油汽車。然而，起動(dòng)機(jī)的發(fā)明、燃油汽車大批量生產(chǎn)技術(shù)的提高，以及充電的不便性，使得純電動(dòng)汽車再 20 世紀(jì)初退出汽車市場(chǎng)。20 世紀(jì) 60 年代，環(huán)境問題日益嚴(yán)重，且化石燃料的匱乏，使人們又開始重視純電動(dòng)汽車。接下來的幾十年里，驅(qū)動(dòng)技術(shù)有了較大的發(fā)展，環(huán)境和經(jīng)濟(jì)問題的出現(xiàn)也使純電動(dòng)汽車受到越來越多的關(guān)注。目前，國(guó)內(nèi)純電動(dòng)汽車的各種研究，大多數(shù)都是建立在改裝車的基礎(chǔ)上的。純電動(dòng)汽車的改裝設(shè)計(jì)是一項(xiàng)機(jī)電一體化的綜合工程，純電動(dòng)汽車改裝后高性能的獲得并不是簡(jiǎn)單地將內(nèi)燃機(jī)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)和油箱換成電動(dòng)機(jī)和蓄電池邊可以實(shí)現(xiàn)，它必須通過對(duì)蓄電池、電動(dòng)機(jī)、變速器、減速器和控制系統(tǒng)參數(shù)的合理匹配選擇，并且在總體方案布置時(shí)使其連接可靠、軸荷分配合理等才能獲得。而常見的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案中，因?yàn)閭鲃?dòng)方案及組成與普通汽車相同，傳動(dòng)系統(tǒng)仍由變速器、傳動(dòng)軸、主減速器、差速器及半軸等組成。雖然這種方案設(shè)計(jì)周期短、可直接采用普通汽車底盤的構(gòu)造、造價(jià)低，但是因?yàn)榱悴考唷㈦妱?dòng)汽車總質(zhì)量大、傳動(dòng)效率低，不能滿足純電動(dòng)汽車整體設(shè)計(jì)和使用性能的要求，現(xiàn)已逐漸被其他傳動(dòng)系統(tǒng)取代。三、對(duì)已掌握文獻(xiàn)的綜述與分析對(duì)于我所選論題的現(xiàn)有文獻(xiàn)，總體分析如下：目前，國(guó)內(nèi)純電動(dòng)汽車的各種研究，大多數(shù)都是建立在改裝車的基礎(chǔ)上的。純電動(dòng)汽車的改裝設(shè)計(jì)是一項(xiàng)機(jī)電一體化的綜合工程，純電動(dòng)汽車改裝后高性能的獲得并不是簡(jiǎn)單地將內(nèi)燃機(jī)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)和油箱換成電動(dòng)機(jī)和蓄電池邊可以實(shí)現(xiàn)，它必須通過對(duì)蓄電池、電動(dòng)機(jī)、變速器、減速器和控制系統(tǒng)參數(shù)的合理匹配選擇，并且在總體方案布置時(shí)使其連接可靠、軸荷分配合理等才能獲得。由于電機(jī)可以從靜止?fàn)顟B(tài)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，并且能在較寬速度范圍內(nèi)進(jìn)行有效的工作，這種能力使得它可以省去離合器，而在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車上則需要使用離合器。單一的傳動(dòng)比可以滿足電機(jī)轉(zhuǎn)速與車輪速度的匹配。電動(dòng)汽車可以設(shè)計(jì)成不需要齒輪的形式，但是減速器的使用使電機(jī)可以在一定車速高速運(yùn)轉(zhuǎn)，這種高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩的需求特性可以縮小電機(jī)的尺寸。與燃油汽車相比，電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)更加靈活，其各部件的放置及選擇具有很大的靈活性。由于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速完全可以用電子控制器進(jìn)行全范圍的控制，因此變速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就可以有多種不同的選擇，既可用手動(dòng)變速器和自動(dòng)變速器，又可用電子驅(qū)動(dòng)器控制電動(dòng)機(jī)直接變速。目前，純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有以下幾種布置方案：第一種類型：機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案。第二種類型：機(jī)電集成式傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案。第三種類型：電動(dòng)橋傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案。第四種類型：電動(dòng)輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案。注釋與參考文獻(xiàn)例：[1]付主木.電動(dòng)汽車運(yùn)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2014.11[2]鄒政耀，王若平.新能源汽車技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社.2012.7[3]Iqbal Husain.純電動(dòng)及混合動(dòng)力汽車設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].原書第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2012.3[4]趙航，史廣奎.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2012.5[5]指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師： 年 月 日專業(yè)教研室審查意見負(fù)責(zé)人： 年 月 日0目 錄第1章 緒論 11.1 電動(dòng)汽車概述 11.1.1 什么是電動(dòng)汽車 .11.1.2 電動(dòng)汽車的特點(diǎn) .11.2 研究電動(dòng)車的目的和意義 21.2.1 研究電動(dòng)汽車的時(shí)代背景 .21.2.2 國(guó)外電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) .41.2.3 國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢(shì) .41.2.3 我國(guó)發(fā)展電動(dòng)汽車具有特殊的意義 .61.3 本論文的主要內(nèi)容 6第2章 電動(dòng)汽車及其相關(guān)技術(shù) .72.1 電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu) 72.2電動(dòng)汽車電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 .82.3 電動(dòng)汽車的動(dòng)力蓄電池和動(dòng)力電機(jī) 102.3.1動(dòng)力蓄電池組及其管理系統(tǒng) 102.3.2動(dòng)力電機(jī)及其控制原理 122.4 本章小結(jié) 14第3章 電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)及參數(shù)的匹配 153.1 電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 153.2 電動(dòng)汽車功率流分析 163.3 電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì) 173.3.1 車輛參數(shù) .173.3.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案 183.3.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)匹配 183.3.4 變速器傳動(dòng)比參數(shù)選擇 203.3.5 變速器齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 .213.3.6 主減速器齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 .233.3.7 各齒輪參數(shù) .2413.3.8 變速器傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)計(jì)算 .243.3.9 軸承的校核計(jì)算 .283.4蓄電池的選擇 .303.5本章小結(jié) .33參考文獻(xiàn) 34致 謝 36234560第1章 緒論1.1 電動(dòng)汽車概述1.1.1 什么是電動(dòng)汽車從車輛定義上來講，電動(dòng)汽車是以車載電源作為動(dòng)力輸出源，用電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能的機(jī)動(dòng)車輛。電動(dòng)汽車目前分成三類：混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、燃料電池電動(dòng)汽車和純電動(dòng)汽車。本文僅研究純電動(dòng)汽車，以下所提電動(dòng)汽車如果沒有特別指出都是純電動(dòng)汽車。對(duì)我們的生活來講，電動(dòng)汽車就不只是我們的代步工具那么簡(jiǎn)單了，它集合了新能源、新材料、新技術(shù)，可以說是現(xiàn)代高科技技術(shù)產(chǎn)品。并且，它還可以實(shí)現(xiàn)我們節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境的迫切愿景，是未來汽車的科研方向。1.1.2 電動(dòng)汽車的特點(diǎn)（1）可用能源豐富電動(dòng)汽車使用的電能來源廣泛，并且可以由許多可再生能源獲得，例如太陽能、風(fēng)能、潮汐能等，對(duì)石油的依賴性低。另一方面，可以在晚上給蓄電池充電，避開了日間用電高峰，還可以節(jié)約電費(fèi)。（2）零污染或者低污染由于電動(dòng)汽車使用蓄電池驅(qū)動(dòng)汽車，汽車工作過程中無排放，避免了內(nèi)燃機(jī)汽車排放尾氣的缺點(diǎn)。雖然在電廠發(fā)電過程中也會(huì)產(chǎn)生各種污染物，而且蓄電池的生產(chǎn)也會(huì)帶來污染，但是與內(nèi)燃機(jī)汽車的排放相比要輕得多。（3）運(yùn)行平穩(wěn)，低噪聲由于電動(dòng)汽車沒有發(fā)動(dòng)機(jī)，不會(huì)發(fā)出傳統(tǒng)汽車工作時(shí)的震動(dòng)和噪聲。因此電動(dòng)汽車即使在高速運(yùn)行時(shí)也不會(huì)給人帶來不適感。（4）部件布置多樣化，維修方便電動(dòng)汽車動(dòng)力傳統(tǒng)系統(tǒng)部件間的連接大多是柔性的電線連接，不完全需要機(jī)械連接，各部間的布置可以根據(jù)需要進(jìn)行靈活安排。電動(dòng)汽車的部件維修保養(yǎng)工作量小，有些部件甚至無需維護(hù)。（5）能量利用率高1電動(dòng)汽車以電能作為動(dòng)力源，由于電流比機(jī)械傳遞能量損耗小，因此電動(dòng)汽車能量利用率可以到80%。即使在考慮油井-車輪的情況下，最終能量轉(zhuǎn)換率也可以到29%左右，而內(nèi)燃機(jī)汽車在考慮各種工況下工作時(shí)能量轉(zhuǎn)換率不足12%。1.2 研究電動(dòng)車的目的和意義1.2.1 研究電動(dòng)汽車的時(shí)代背景而今人們常常將EV稱為“新能源汽車”，其實(shí)EV的出現(xiàn)時(shí)間比內(nèi)燃機(jī)汽車更早。1834年Thomas Davenport發(fā)明了第一輛電動(dòng)三輪車，比1885年德國(guó)的 Karl Friedrich Benz制造出天下上第一輛以汽油為動(dòng)力的三輪汽車還早51年。上世紀(jì)末本世紀(jì)初，曾是EV 十分繁榮的時(shí)期，1890年全天下汽車保有量約為4.2k輛汽車，此中38%為EV ，40 %為蒸汽機(jī)汽車，其余為內(nèi)燃機(jī)汽車。1911年巴黎和倫敦有電動(dòng)出租汽車運(yùn)營(yíng)。1912年在美國(guó)有3.4萬輛EV。1907年底特律電氣公司出產(chǎn)的EV最高車速達(dá)40km/h?？墒牵捎贓V采用的蓄電池質(zhì)能比低，使用周期短，汽車的續(xù)駛里程、動(dòng)力性與價(jià)錢都無法與快速進(jìn)步的內(nèi)燃機(jī)汽車相比。特別是Ford于19世紀(jì)初做到了大批量出產(chǎn)汽車，T型車的最大功率 20馬力，最高車速72km/h，一開始的價(jià)格只有825美元，到了1921年，價(jià)格便宜了565美元，將US推到汽車遍地都是的時(shí)期。到19世紀(jì)20年代EV基本上競(jìng)爭(zhēng)不過內(nèi)燃機(jī)汽車，汽車消費(fèi)者更喜歡了內(nèi)燃機(jī)汽車。可以說這是EV的“一起一落”。到20世紀(jì)70年代，普天之下出現(xiàn)了3次石油危機(jī)，使EV第二次受到青睞。80年代GM 、Ford和Toyota、Honda均開發(fā)了EV 。在 20世紀(jì)前，全天下賣了EV大約60000輛，大概占世界上汽車保有量6億輛的萬分之一。在這之中GM的EV1電動(dòng)車代表性十分強(qiáng)，使用兩級(jí)減速的三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，裝有20余塊德科VRLA鉛酸電池，造型悅目，低風(fēng)阻，加速性優(yōu)良， 0～96km/h在9s以內(nèi)提速完成，續(xù)航里程在120km-160km。但是EV1到最后只制造了1117輛，非常可惜地退出了歷史舞臺(tái)。到21世紀(jì)，在石油的價(jià)格一直上漲和環(huán)保意識(shí)不斷提高的背景下，EV又等到了第二春，EV再一次被推送到人們的視野中。在布什執(zhí)政時(shí)代，美國(guó)人將研究重點(diǎn)放在氫燃料電池汽車上，但由于燃料電池造價(jià)昂貴等問題，短期內(nèi)沒有產(chǎn)業(yè)化的資本而胎死腹中。Toyota卻在HEV 上取得了重要成果，有電池與電機(jī)2參與工作的普銳斯汽車取得了不錯(cuò)成就，燃油耗損得到良好解決并已在世界上賣了300多萬輛。緊跟著研究人員又將精力放到純EV，由于質(zhì)能比高于鉛酸電池3-4倍的新型鋰離子電池的問世，人們好像又找到了不靠石油、干凈無污染的純EV的進(jìn)展。海內(nèi)外大量汽車企業(yè)與電池企業(yè)合作開展了新一輪 EV研發(fā)與試驗(yàn)的熱潮，可以說這是EV的“三起”吧。能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)已經(jīng)是當(dāng)今天下列國(guó)發(fā)展必須解決的現(xiàn)實(shí)危機(jī)。隨著化石能源的減少和環(huán)境的惡化，人們?cè)絹碓叫枰芎纳?、污染小、效率高的新型交通工具。純EV作為以后最具潛力的交通運(yùn)輸工具正快速發(fā)展，并且在天下列國(guó)都倡導(dǎo)并進(jìn)行政策服務(wù)。我國(guó)在汽車行業(yè)方面發(fā)展較晚，與其它汽車工業(yè)發(fā)展成熟的國(guó)家比較之下難免落伍，特別是在發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器等關(guān)鍵零部件技術(shù)層面沒有掌握核心技術(shù)。雖然我國(guó)汽車年產(chǎn)銷已經(jīng)突破1800萬輛，是名副其實(shí)的汽車大國(guó)，但是我們面臨的是大而不強(qiáng)的局面，很是尷尬！想要成為汽車工業(yè)強(qiáng)國(guó)，那么我國(guó)汽車工業(yè)必須具有前瞻性，發(fā)展未來技術(shù)儲(chǔ)備，研發(fā)更高效能新能源汽車，尤其是純EV，爭(zhēng)取掌握新一輪天下汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)。人類發(fā)明了汽車，給我們的生活帶來了極大便利，但是汽車也是一把雙刃劍，如何使用關(guān)系著人類社會(huì)未來的發(fā)展。權(quán)且放下我們國(guó)家的汽車技術(shù)落后于其他國(guó)家汽車技術(shù)的事實(shí)，國(guó)內(nèi)外汽車行業(yè)都遇到的攔路虎：環(huán)境污染和石油缺乏。這兩個(gè)問題對(duì)當(dāng)下發(fā)展快速的汽車行業(yè)產(chǎn)生了不小的沖擊，同時(shí)石油資源在世界范圍內(nèi)的分布不均使各國(guó)之間摩擦增大，導(dǎo)致一些國(guó)家動(dòng)蕩不安，民不聊生。傳統(tǒng)汽車對(duì)外界的影響主要是排放的尾氣，還有發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲。工業(yè)化和現(xiàn)代化的時(shí)代發(fā)展推動(dòng)了鋼筋水泥叢林的出現(xiàn)，使得汽車內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的污染物難以擴(kuò)散，城市里人類生活區(qū)域內(nèi)空氣污染嚴(yán)重。另外，燃油汽車的內(nèi)燃機(jī)是巨大的噪聲來源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，都市中80%的噪聲污染來自燃油汽車，我國(guó)約莫2/3的人口生活在比較高的噪聲環(huán)境中，此中有29%的人們的生活是在不堪忍受的噪音中度過的。自從我國(guó)加入WTO，汽車行業(yè)發(fā)展速度變快，但汽車保有量也因此提高，噪聲和環(huán)境污染更加嚴(yán)重，我國(guó)人民的健康受到威脅。燃油汽車面對(duì)著另一個(gè)難題，石油資源短缺。石油作為能源和它豐富的衍生物都可以在汽車上產(chǎn)生用途，造成傳統(tǒng)汽車行業(yè)對(duì)石油十分依賴。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從1950年到2010年全球汽車保有量增加近12倍，如此多的汽車需要的石油量可想而知。據(jù)調(diào)查，全世界石油儲(chǔ)量可開發(fā)不足五十年，而我國(guó)近些年汽車行業(yè)成長(zhǎng)特別快，對(duì)石油的需求3一直增長(zhǎng)，故思量到社會(huì)太平和持續(xù)發(fā)展我國(guó)要從外國(guó)采辦石油。預(yù)計(jì)到2012年我國(guó)的汽車石油年消耗量將突破8000億噸，故解決能源問題在我國(guó)刻不容緩。恰是由于傳統(tǒng)汽車帶來了環(huán)境和能源問題，在這樣的情況下，很多國(guó)家都在加緊研發(fā)新能源汽車，而純EV零排放、使用便利、構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)獲得公眾的承認(rèn)，被稱為真正的“綠色汽車”，故自上個(gè)世紀(jì)90年代后，發(fā)展EV被看作解決當(dāng)前問題的重要路子，可減輕我國(guó)石油需求壓力、阻止都市環(huán)境惡化、加強(qiáng)汽車企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力等方面。所以，研發(fā)純EV可以解決傳統(tǒng)汽車造成的環(huán)境和資源問題。從能源方面思量，EV使用的能源是一種可靠的、來源廣泛的、均衡的、對(duì)環(huán)境友好的能源。從環(huán)境方面思量，純EV在都市交通中可實(shí)現(xiàn)零排放或極低排放。縱然思量到給這些EV供應(yīng)能量的發(fā)電廠的排放，使用EV仍能明顯減輕全球的環(huán)境污染。因此能預(yù)測(cè)到，研究開發(fā)純EV將對(duì)能源、環(huán)境、交通以及尖端技術(shù)的發(fā)展，新型工業(yè)的建立和經(jīng)濟(jì)的成長(zhǎng)造成巨大而長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響[1,2,3]。1.2.2 國(guó)外電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)早在1930年就有外國(guó)人開始研究電動(dòng)汽車。1834年Thomas Davenport發(fā)明了第一輛電動(dòng)三輪車，比1885年德國(guó)的 Karl Friedrich Benz制造出天下上第一輛以汽油為動(dòng)力的三輪汽車還早51年。1881年，一個(gè)法國(guó)工程師也研究了一輛電動(dòng)汽車，與最早的電動(dòng)車的區(qū)別在于，最早的電動(dòng)車采用干電池作動(dòng)力，而這輛采用了可充電的鉛酸電池。后來過了五年出現(xiàn)了有軌電車，電動(dòng)汽車隨之興盛。19世紀(jì)末期，英法美多家公司開始研究電動(dòng)汽車。此時(shí)電動(dòng)汽車代表著那時(shí)候車輛工業(yè)的最高技術(shù)水平。在美國(guó)，機(jī)動(dòng)車市場(chǎng)被電動(dòng)汽車?yán)卫伟芽亍５?，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的電動(dòng)汽車的各種性能指標(biāo)都比不上內(nèi)燃機(jī)汽車，汽車起動(dòng)機(jī)被發(fā)明后，電動(dòng)汽車在市場(chǎng)上的銷量急劇下降，到1930年可以認(rèn)為其退出了機(jī)動(dòng)車市場(chǎng)。因?yàn)槭澜缟鲜唾Y源有限，并且分布不均，終于在上世紀(jì)70年代爆發(fā)了中東戰(zhàn)爭(zhēng)。所以很多國(guó)家為了降低對(duì)石油的依賴對(duì)電動(dòng)汽車投入了很大的精力。再加上人們環(huán)保意識(shí)的提高，電動(dòng)汽車煥發(fā)第二春。上世紀(jì)末期，美國(guó)三大公司簽訂協(xié)議成立USABC，一起研發(fā)電動(dòng)汽車電池。1971年，Toyota 也開始加入電動(dòng)汽車行列，并研發(fā)出一系列的電動(dòng)汽車，就在這一年還研發(fā)出了PriusHEV，并于1997年投入市場(chǎng)。41.2.3 國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢(shì)我國(guó)最早在1920年出現(xiàn)了電動(dòng)汽車，但是由于當(dāng)時(shí)條件、技術(shù)都不成熟，研究不得不中止。60年代初，國(guó)內(nèi)石油匱乏，為了解決能源問題，電動(dòng)汽車的研究趨勢(shì)又興盛起來。1962年，上海公用事業(yè)研究所研究開發(fā)出了滿載質(zhì)量為968kg的SWD-S2 電動(dòng)汽車。70年代，電動(dòng)汽車的研究在北京、上海、河南、廣州、武漢等地開始進(jìn)行，有試制樣車進(jìn)行試驗(yàn)，但因?yàn)橘Y本、人力的分配不好協(xié)調(diào)，研究沒有繼續(xù)下去。80年代，我國(guó)改革開放，一切百?gòu)U待興。政府對(duì)基本情況有了更加清楚地了解，科技水平落后，能源短缺，與世界人均擁有量相差甚遠(yuǎn)。另一方面，能源匱乏和環(huán)保問題隨著汽車保有量的上升愈加嚴(yán)重。因此電動(dòng)汽車的研制被政府提上日程。同時(shí)，政府還出臺(tái)相關(guān)電動(dòng)汽車的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提供政策支持。1993年，香港大學(xué)研發(fā)出配置功率45Kw的電動(dòng)機(jī)和264V鎳蓄電池的U2001微型電動(dòng)汽車；1996年，中國(guó)遠(yuǎn)望集團(tuán)研制了最高時(shí)速可達(dá)90km／ h的YW6 —120DD大客車。2001年，科技部啟動(dòng)電動(dòng)汽車重大科技專項(xiàng)。7年時(shí)間過去了，這個(gè)科技專項(xiàng)得到了長(zhǎng)足發(fā)展，像汽車關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)與整車技術(shù)都有了空前的進(jìn)步。各種電動(dòng)汽車通過了認(rèn)證試驗(yàn)，已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化考核階段。我國(guó)電動(dòng)汽車行業(yè)正在向成熟產(chǎn)業(yè)化成長(zhǎng)階段靠攏。2008-2010年期間奧運(yùn)會(huì)和世博會(huì)對(duì)電動(dòng)汽車需求巨大，因此國(guó)內(nèi)加快研發(fā)進(jìn)程，奧運(yùn)會(huì)期間就使用了新型鋰離子電池純電動(dòng)客車，屬于國(guó)際電動(dòng)大客車的先進(jìn)水平。2010年8月，16家中央直屬國(guó)有企業(yè)成立聯(lián)盟，共同參與電動(dòng)汽車的研發(fā)。參與各方分為：整車廠和電動(dòng)汽車制造廠家：一汽集團(tuán)、東風(fēng)、中國(guó)東方電機(jī)集團(tuán)等；電池廠家：中海油集團(tuán)、有色金屬研究院、中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)等；電池充電站建設(shè)單位：國(guó)家電網(wǎng)、中國(guó)南方電網(wǎng)，中石化等。緊接著東風(fēng)汽車公司宣布，將在5年內(nèi)陸續(xù)投入30億元專項(xiàng)資金，用于節(jié)能與新能源汽車的技術(shù)研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。經(jīng)過持續(xù)快速發(fā)展，我國(guó)電動(dòng)汽車逐步累積起自己的研發(fā)能力，整車產(chǎn)品性能得到提升。電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)形成了較為合理的行業(yè)創(chuàng)新布局體系。通過自主創(chuàng)新和圍繞電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、清潔燃料汽車等領(lǐng)域進(jìn)行研究開發(fā)與產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)新，取得自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利和科研成果20多項(xiàng)。幾項(xiàng)關(guān)5鍵性的技術(shù)已經(jīng)取得了重大突破，某些方面甚至走在了世界同行的前面，處于國(guó)際先進(jìn)水平。如比亞迪自主研發(fā)生產(chǎn)的ET-POWER鐵電池，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成任何危害，可以使用220V 民用電源進(jìn)行充電，在專用充電站上僅需15分鐘左右就可充滿電池80％的電量。該電池在使用循環(huán)2000次后，容量仍可維持在80％以上，基本實(shí)現(xiàn)了與整車同壽命。1.2.3 我國(guó)發(fā)展電動(dòng)汽車具有特殊的意義雖然我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展令世界驚嘆，但是起步晚，沒有經(jīng)驗(yàn)只能摸著石頭過河，發(fā)達(dá)國(guó)家壟斷核心技術(shù)，想要追上發(fā)達(dá)國(guó)家特別困難。但是電動(dòng)汽車是近些年的新興技術(shù)產(chǎn)品，在技術(shù)研發(fā)上我國(guó)和發(fā)達(dá)國(guó)家基本上同線起跑。這不僅是挑戰(zhàn)，更是百年難得一遇的機(jī)遇，我們必須抓住這次機(jī)會(huì)，攻克電動(dòng)汽車的核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，不僅要做大，更要做強(qiáng)，這樣才能擁有主動(dòng)權(quán)，不依賴外國(guó)技術(shù)，形成自己的品牌，在全球汽車行業(yè)中占有重要一席。另外，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，已經(jīng)成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，同時(shí)我國(guó)也成為了世界上最大的能源消耗國(guó) 【7】 。我國(guó)能源匱乏，石油、天然氣人均資源僅為世界平均水平的1／15左右 【8】 ；化石能源的使用使得環(huán)境污染嚴(yán)重，直接影響著生態(tài)平衡和人們的健康。發(fā)展電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，有效解決環(huán)境問題和能源問題，保證國(guó)家能源和環(huán)境安全，對(duì)實(shí)施節(jié)能減排與國(guó)家能源戰(zhàn)略具有重要意義。1.3 本論文的主要內(nèi)容(1)本文介紹了電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)、不同電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)形式、電動(dòng)汽車動(dòng)力總成。分析了目前用于電動(dòng)汽車上的動(dòng)力蓄電池和動(dòng)力電動(dòng)機(jī)的各種性能指標(biāo)及其相應(yīng)的管理控制系統(tǒng)。(2)介紹了電動(dòng)汽車的主要參數(shù)，對(duì)電動(dòng)汽車各種工況下的受力進(jìn)行了分析，根據(jù)車輛動(dòng)力學(xué)原理建立了車輛整車動(dòng)力學(xué)模型。(3)根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了合理設(shè)計(jì)方案，并對(duì)該方案進(jìn)行了分析。依據(jù)車輛的動(dòng)力學(xué)模型和電動(dòng)機(jī)功率、傳動(dòng)比和電池組容量等參數(shù)設(shè)計(jì)的原則和方法，對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的這些參數(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的數(shù)學(xué)建模，并對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的主要部件進(jìn)行了合理選型和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的主要參數(shù)進(jìn)行合理的選擇和匹配。6第2章 電動(dòng)汽車及其相關(guān)技術(shù)電動(dòng)汽車的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)有很大區(qū)別。電動(dòng)汽車的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)包括蓄電池、動(dòng)力電機(jī)、變速器等部件，去除了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車中的發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)附件，離合器和部分機(jī)械傳動(dòng)部件。然而，電動(dòng)汽車高性能的獲得不僅僅是將傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)部件換成現(xiàn)代電動(dòng)汽車所需的部件，而是要根據(jù)現(xiàn)代電動(dòng)汽車的特點(diǎn)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，對(duì)電動(dòng)汽車各部件進(jìn)行合理布置，對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中各個(gè)部件進(jìn)行合理選型，并對(duì)主要參數(shù)進(jìn)行匹配、優(yōu)化 【9】 。2.1 電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)電動(dòng)汽車用電能驅(qū)動(dòng)，與傳統(tǒng)汽車不同的是它通過柔性的電線傳遞能量，只有部分零部件采用剛性機(jī)械結(jié)構(gòu)。因此電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)燃油汽車相比，各部件布置起來更加方便多樣，提高了汽車整體的空間使用率?，F(xiàn)代電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)主要有三個(gè)子系統(tǒng)組成，即電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)、主能源子系統(tǒng)和輔助控制子系統(tǒng) 【9】 ?，F(xiàn)代電動(dòng)汽車很多采用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，相應(yīng)電動(dòng)汽車的典型結(jié)構(gòu)組成如圖2.1所示。7圖2.1 電動(dòng)汽車的典型結(jié)構(gòu)附注1：雙實(shí)線表示部件間剛性連接，粗實(shí)線表示部件間柔性電線連接，細(xì)實(shí)線表示部件間信號(hào)控制連接，箭頭方向表示部件間電流和控制信號(hào)流向。電子控制器根據(jù)外界輸入的信號(hào)發(fā)出指令控制功率轉(zhuǎn)換器。如果同時(shí)收到加速與制動(dòng)信號(hào)同時(shí)輸入，優(yōu)先響應(yīng)制動(dòng)信號(hào)。功率轉(zhuǎn)換器用來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)和電源之間的電流頻率和幅值。一方面可以把將蓄電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，這樣電動(dòng)機(jī)就可以工作輸出機(jī)械能，另一方面，發(fā)電機(jī)可以回收減速制動(dòng)時(shí)的能量為蓄電池充電。充電系統(tǒng)和能量管理系統(tǒng)一起可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并控制蓄電池的使用，確保蓄電池能夠不出問題，還可以保護(hù)蓄電池。輔助動(dòng)力源為溫度控制單元、動(dòng)力轉(zhuǎn)向、制動(dòng)等輔助系統(tǒng)提供能量。2.2電動(dòng)汽車電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)的功能是把蓄電池與車體有效連系起來 【10】 。電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)像中轉(zhuǎn)站一樣，把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出給車輪驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)，可以說是電動(dòng)汽車的核心系統(tǒng)，所以這個(gè)系統(tǒng)性能的優(yōu)劣幾乎決定了整個(gè)汽車的優(yōu)劣?，F(xiàn)在比較常規(guī)的幾個(gè)電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)有四種布置，如圖2.2所示 【11】 。第一種類型如圖(a )所示，與發(fā)動(dòng)機(jī)前置前驅(qū)的傳統(tǒng)汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)造相似，其組成包括差速器、變速器、離合器和電動(dòng)機(jī)。8圖2.2 電驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式第二種類型如圖(b)，(c )所示，電動(dòng)機(jī)具有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和較寬的調(diào)速性能，去掉離合器，安裝固定速比的減速器，這樣可減少機(jī)械傳動(dòng)裝置、減小電動(dòng)汽車的整備質(zhì)量，增大車內(nèi)空間。這種電動(dòng)汽車電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、固定速比減速器和差速器組成。這些部件有兩種布置形式：第一種形式如圖(b)所示，各部件之間存在中間機(jī)械傳動(dòng)裝置；第二種形式如圖(c)所示，同傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)橫向布置，前置前驅(qū)的布置方式相似，把電動(dòng)機(jī)、差速器和固定速比減速器這三個(gè)部件集成為一個(gè)整體，通過兩根半軸直接與驅(qū)動(dòng)輪相連接，少了一些中間機(jī)械傳動(dòng)部件，這種結(jié)構(gòu)形式最近幾年在小型電動(dòng)汽車上應(yīng)用最普遍。第三種類型如圖(d)，(e )所示，雙電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)電子差9速，因?yàn)?，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪由各自的電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)，每個(gè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以通過各自的固定速比減速器獨(dú)立的調(diào)節(jié)控制。因此，采用該種結(jié)構(gòu)的電動(dòng)車輛不存在機(jī)械差速器。同樣這種類型的結(jié)構(gòu)和第二種類型一樣也有兩種布置形式，第二種形式如圖(e )所示，和第一種形式圖 (d)差別并不很多，只是第二種形式電動(dòng)機(jī)直接裝在車輪里面，進(jìn)一步縮短動(dòng)力從電動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)車輪的傳遞路徑。另外，為了提供車輪理想的轉(zhuǎn)速，可以在電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)車輪之間裝行星齒輪變速器(固定速比)。它不但能提供大的減速比，而且還能將動(dòng)力輸入軸和輸出軸布置在一條軸線上 [12]。第四種類型如圖(f)所示，是一種采用輪轂電動(dòng)機(jī)的電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的電動(dòng)汽車使用低速外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的外轉(zhuǎn)子直接安裝在車輪的輪緣上，徹底去掉了減速器、差速器等機(jī)械傳動(dòng)裝置。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電動(dòng)汽車的車速控制完全取決于電動(dòng)汽車的轉(zhuǎn)速控制器。2.3 電動(dòng)汽車的動(dòng)力蓄電池和動(dòng)力電機(jī)電動(dòng)汽車能有效地解決現(xiàn)代社會(huì)所面臨嚴(yán)峻的能源問題和環(huán)境問題，實(shí)現(xiàn)人和社會(huì)和諧發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展。電動(dòng)汽車是多種技術(shù)的融合體，是現(xiàn)代各種學(xué)科的集中體現(xiàn)。發(fā)展、普及電動(dòng)汽車必須解決以下幾點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)：動(dòng)力蓄電池組及其能量管理系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)。2.3.1動(dòng)力蓄電池組及其管理系統(tǒng)動(dòng)力蓄電池組為電動(dòng)汽車的能量源，是主能源子系統(tǒng)的核心部分，其性能的優(yōu)劣直接影響到整車性能。因此，電動(dòng)汽車對(duì)車載電源的要求較高，基本要求是：連續(xù)放電率高、自放電率低、充放電性能好；能量密度高、功率密度高、充電時(shí)間短；循環(huán)壽命長(zhǎng)、使用安全可靠；溫度特性好；一致性好；成本低、免維護(hù)，無污染，可回收性好等。a、目前電動(dòng)汽車上常用的幾種動(dòng)力蓄電池及其特點(diǎn)：(1)鉛酸蓄電池(Lead-Acid)經(jīng)過一個(gè)多世紀(jì)發(fā)展的鉛酸蓄電池技術(shù)成熟、具有功率密度高、價(jià)格便宜、可靠性好，大電流放電性好，原材料豐富及鉛的回收率高等優(yōu)點(diǎn)，在電動(dòng)汽車發(fā)展早期得到了廣泛應(yīng)用。但是其能量密度小、過充電和過放電性能差、易自放電、壽命短加上鉛對(duì)人體有毒等缺點(diǎn)，正逐漸被性能高的蓄電池所取代。(2)鎳鎘蓄電池(Ni-Cd)10鎳鎘蓄電池是一種堿性蓄電池，其技術(shù)成熟、功率密度高、工作電壓穩(wěn)定、過充電和過放電性能好、充電容易、使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。但是其比能量低、價(jià)格高、耐溫性差、有記憶性，加上重金屬鎘有劇毒，報(bào)廢后對(duì)環(huán)境造成污染等缺點(diǎn)，限制了鎳鎘蓄電池的推廣應(yīng)用。(3)鎳氫蓄電池(Ni-MH)鎳氫蓄電池和鎳鎘蓄電池一樣是一種堿性蓄電池，但不一樣的是鎳氫蓄電池不存在重金屬的污染，被稱為“綠色蓄電池“。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(zhǎng)，并可以實(shí)現(xiàn)快速充電等優(yōu)點(diǎn) 【13】 。除去其成本較高，不如鎳鎘電池成熟，其它性能均優(yōu)于鎳鎘電池。因其良好的性能對(duì)用戶具有很強(qiáng)的吸引力，鎳氫電池正逐步取代鎳鎘電池[91。鎳氫電池的續(xù)駛里程和使用壽命是鉛酸電池的兩倍，其能量密度和峰值功率密度在實(shí)際使用中較高，在目前已經(jīng)上市的混合動(dòng)力電動(dòng)車輛中，大多數(shù)都采用鎳氫電池，大有后來者居上的趨勢(shì) 【14】 。(4)鋰離子蓄電池(Li-Ion)鋰離子蓄電池和鋰聚合物電池受到美、日、歐等電動(dòng)汽車研究者的高度重視，其具有能量密度高、充電效率高、工作電壓高、估計(jì)剩余電量容易等優(yōu)點(diǎn)。在能量密度、放電率、充放電壽命及密封性等方面均滿足了USABC(美國(guó)先進(jìn)電池聯(lián)合體)的中期目標(biāo)，具備優(yōu)良的電動(dòng)汽車車用電池的性能。但是，鋰離子蓄電池存在快速充、放電性能差、低溫性能差，過充、放電保護(hù)差；初始投入費(fèi)用高，價(jià)格高等缺點(diǎn)。(5)鋅-空氣蓄電池(Zinc— air) 鋅一空氣蓄電池，發(fā)明于1995年已有上百年的歷史。美國(guó)及西歐的德國(guó)、瑞典、荷蘭等國(guó)家均在電動(dòng)汽車上積極推廣該電池的應(yīng)用。鋅一空氣蓄電池以堿性氫氧化鉀為電解質(zhì)，其具有比能量高、具有大電流持續(xù)放電的能力、自放電效率低、使用性能穩(wěn)定、安全性好、快速的機(jī)械方法充電、不會(huì)造成污染環(huán)境，原材料能回收重新利用等優(yōu)點(diǎn)而被看好。缺點(diǎn)是不能利用再生制動(dòng)回饋能量 【9】 。另外，其釋放能量的速度緩慢、功率密度低，這些缺點(diǎn)限制了其快速發(fā)展。表2.1給出了USABC的中期目標(biāo) 【15】 和常見幾種蓄電池的主要性能指標(biāo) 【16】 。11表2.1 各種蓄電池的主要性能指標(biāo)b、能源管理系統(tǒng)為了避免電池在使用過程中過度充、放電和蓄電池組件之間的電壓不平衡等因素對(duì)蓄電池的損害，優(yōu)化使用電池能量，延長(zhǎng)電池的使用循環(huán)壽命，必須對(duì)蓄電池的電壓、電流和溫度指示等指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。蓄電池的能量管理系統(tǒng)實(shí)際上是以微處理器為核心的電子控制單元，其主要功能：(1)利用各種傳感器對(duì)使用過程中的蓄電池參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)的物理量包括：蓄電池的電壓、電流、溫度，充放電狀態(tài)和放電深度等；(2)根據(jù)傳感器獲得的數(shù)據(jù)估計(jì)電池的剩余能量，即估計(jì)荷電狀態(tài)SOC值；(3)進(jìn)行充放電的控制，根據(jù)檢測(cè)的蓄電池參數(shù)，系統(tǒng)自動(dòng)控制蓄電池的充放電狀態(tài)，保證蓄電池的正常使用及其性能的穩(wěn)定安全；(4)通過對(duì)電池測(cè)溫點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，控制電池的溫度，對(duì)電池進(jìn)行熱管理，防止電池溫度過高；(5)根據(jù)電池各種數(shù)據(jù)的采集，能預(yù)測(cè)電池的各種性能，出現(xiàn)故障能提前報(bào)警；(6)通用整車的通信協(xié)議，信息進(jìn)行共享，將電池的主要信息進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示等。2.3.2動(dòng)力電機(jī)及其控制原理動(dòng)力電機(jī)的主要任務(wù)是將儲(chǔ)存在蓄電池中的電能高效率的轉(zhuǎn)化成能驅(qū)動(dòng)車輪行駛的機(jī)械能，并能在車輪制動(dòng)時(shí)將制動(dòng)能回收給蓄電池進(jìn)行充電。動(dòng)力電機(jī)是電動(dòng)汽車電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)的核心部件，是電動(dòng)汽車的動(dòng)力源。電動(dòng)汽車在行駛過程中起動(dòng)、加速和減速等操作頻繁，因此對(duì)動(dòng)力電機(jī)有著很高的要求。電動(dòng)汽車要求動(dòng)力電機(jī)具有高轉(zhuǎn)速、高電壓、體積小、質(zhì)量輕；基速時(shí)具有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、較寬的恒功率范圍、較寬的調(diào)速性能；瞬時(shí)功率大、加速性好12、過載能力強(qiáng)；工作效率高、能耗低、能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量的回收；另外，動(dòng)力電機(jī)還要求具有無驅(qū)動(dòng)噪聲、良好的環(huán)境適應(yīng)性、耐溫和耐潮性能強(qiáng)、可靠性好、壽命長(zhǎng)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用、維修方便，價(jià)格低，適合大批生產(chǎn)等特點(diǎn)。電動(dòng)汽車常用的電動(dòng)機(jī)的基本類型如圖2.3所示。圖2.3 電動(dòng)汽車常用電機(jī)類型(1)直流電動(dòng)機(jī)直流電機(jī)是使用最早的一種電動(dòng)機(jī)，傳統(tǒng)上占據(jù)主導(dǎo)地位，其技術(shù)成熟、速度控制簡(jiǎn)單、成本低；啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，易于快速啟動(dòng)和停車；調(diào)速范圍廣、方便，易于平滑調(diào)速。但是其笨重，重量和體積較大，可靠性差，需要定期進(jìn)行維護(hù)；由于結(jié)構(gòu)中存在電刷、換向器等磨損使得效率低，高速運(yùn)行時(shí)還會(huì)產(chǎn)生火花，容易影響車上電子器件，制約了電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。(2)交流感應(yīng)電機(jī)交流感應(yīng)電機(jī)是目前電動(dòng)汽車上應(yīng)用較多的電機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固，成本低；免維護(hù)、工作性能穩(wěn)定、可靠性好，使用壽命長(zhǎng)：較直流電機(jī)效率高、體積小、質(zhì)量輕；轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小、噪聲小、轉(zhuǎn)速極限高、響應(yīng)快：設(shè)計(jì)和制造工藝成熟。交流感應(yīng)電機(jī)的最大缺點(diǎn)是控制器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且容易損壞。但是，隨著電子技術(shù)的發(fā)展和調(diào)速方法的改進(jìn)，交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性有較大的改善，逐漸趕超了直流電機(jī)。該電機(jī)在現(xiàn)代電動(dòng)汽車上己被廣泛應(yīng)用。(3)開關(guān)磁阻電機(jī)開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用安全可靠；低速轉(zhuǎn)矩大、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩高、起動(dòng)電流小：轉(zhuǎn)子無繞阻、工作效率高、調(diào)頻范圍寬。但是，因?yàn)殚_關(guān)磁阻電機(jī)有嚴(yán)重的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，使電機(jī)的振動(dòng)高和噪聲大、非線性嚴(yán)重 [17]，控制器復(fù)雜、價(jià)13格高。該種電動(dòng)機(jī)在現(xiàn)代電動(dòng)汽車上應(yīng)用極少。(4)永磁電機(jī)永磁電機(jī)因磁場(chǎng)由永磁材料產(chǎn)生，一般采用電流控制，其體積小、調(diào)頻范圍寬、功率密度和效率高、慣性低、響應(yīng)快等，比較實(shí)用于現(xiàn)代電動(dòng)汽車，呈現(xiàn)比較廣闊的應(yīng)用前景。但是其價(jià)格昂貴，同時(shí)大功率的永磁電機(jī)做到體積小、質(zhì)量輕很困難。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展、進(jìn)步，使得成本不斷下降，永磁電機(jī)是最具有前途的電動(dòng)汽車動(dòng)力電機(jī)。表2.2給出了幾種常用驅(qū)動(dòng)電機(jī)基本特性的對(duì)比。表2.2各種電機(jī)的基本性能項(xiàng)目 直流電動(dòng)機(jī) 感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 永磁電動(dòng)機(jī) 開關(guān)磁阻 電動(dòng)機(jī)功率密度 低 中 高 較高過載能力(％) 200 300～500 300 300～500峰值效率(％) 85～89 94～95 95～97 90負(fù)荷效率(％) 80～87 90～92 97~85 78～86功率因數(shù)(％) 82～85 90～93 60～65恒功率區(qū) l：5 l：2.25 l：3轉(zhuǎn)速范圍(r／ min) 4000～6000 12000～20000 4000～10000 15000可靠性 一般 好 優(yōu)良 好結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性 差 好 一般 優(yōu)良電動(dòng)機(jī)外形尺寸 大 中 小 小電動(dòng)機(jī)質(zhì)量 重 中 輕 輕控制操作性能 最好 好 好 好控制器成本 低 高 高 一般費(fèi)用／軸功率($／kW) 10 8～12 10～15 6～102.4 本章小結(jié)本章重點(diǎn)介紹了電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)及其布置方式。介紹并分析了不同電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)形式。詳細(xì)分析了目前用于電動(dòng)汽車上的各種動(dòng)力蓄電池和動(dòng)力電動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)及其相應(yīng)的管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。14第3章 電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)及參數(shù)的匹配電動(dòng)汽車性能的好壞主要取決于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其參數(shù)的選擇與匹配。通過第二章對(duì)一些常見電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的介紹，我們對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和各部件的作用有了一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。本章為了提高電動(dòng)汽車的性能就整車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提出一個(gè)新的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)該方案進(jìn)行分析。3.1 電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)(1)方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)所依據(jù)的原則：①保證車輛動(dòng)力性的前提下，有效降低百公里能耗；②能量利用率達(dá)到最大化；④車輛能達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)的續(xù)駛里程；④所選各部件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)合理布置，實(shí)現(xiàn)輕量化；⑤設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)具有安全性和可實(shí)現(xiàn)性。根據(jù)以上原則，本文提出的電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4.1所示。圖3.1 電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(2)方案分析15如圖4.1所示，該電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)主要由3個(gè)電機(jī)，一個(gè)電機(jī)控制器，蓄電池組和變速裝置組成。其中主電機(jī)驅(qū)動(dòng)前輪運(yùn)動(dòng)，兩后輪分別裝有一個(gè)小型的輪轂電機(jī)，主要是進(jìn)行能量的回收和提供后備功率。車輛在一般工況下運(yùn)行時(shí)，由蓄電池向主電機(jī)供電，驅(qū)動(dòng)前輪使車輛正常運(yùn)行；車輛大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，為了保護(hù)主電機(jī)，這時(shí)由蓄電池分別向前、后電機(jī)供電，通過電動(dòng)機(jī)控制器控制3個(gè)電機(jī)同時(shí)工作向車輛提供所需功率；車輛在制動(dòng)、下坡等需要減速的工況下工作時(shí)，前后電機(jī)均參與能量的回收，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)四個(gè)車輪同時(shí)回收能量。這種結(jié)構(gòu)增加能量回收的同時(shí)，提高能量的利用率，有效地增加車輛的續(xù)駛里程。3.2 電動(dòng)汽車功率流分析(1)正常工況車輛在起步、低負(fù)荷、高速行駛、加速行駛及爬坡等一般工況下運(yùn)行時(shí)，主電機(jī)能提供車輛行駛過程中所需的全部功率。不會(huì)因?yàn)檫^載等因素造成對(duì)主電機(jī)的損壞時(shí)，這時(shí)車輛僅僅通過主電機(jī)提供的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛。動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的能量傳遞線路為蓄電池-電動(dòng)機(jī)控制器-主電機(jī)-變速器-驅(qū)動(dòng)橋-前輪，此時(shí)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的功率流路徑如圖4.2所示。(3)制動(dòng)與下坡減速工況車輛在制動(dòng)、下坡等需要減速的工況下工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)控制器接到減速指圖3.2 主電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行駛的功率流路徑16令的同時(shí)控制主電機(jī)和輪轂電機(jī)均工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)。利用減速制動(dòng)時(shí)的動(dòng)能進(jìn)行發(fā)電，將產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存在蓄電池中，這一過程即是制動(dòng)減速能量的回收過程。此時(shí)三個(gè)電機(jī)的作用是將車輛四個(gè)輪上的制動(dòng)減速動(dòng)能同時(shí)回收，增加了能量回收，同時(shí)提高了能量的利用率。能量的回收分為兩條路徑，分別為：前輪-驅(qū)動(dòng)橋-變速器-發(fā)電機(jī)(主電動(dòng)機(jī))-電機(jī)控制器-蓄電池；后輪-發(fā)電機(jī)(輪轂電機(jī))-電機(jī)控制器-蓄電池。此時(shí)功率流的路徑如圖4.4所示。圖3.3 能量回收的功率流途徑動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的核心系統(tǒng)，其合理的設(shè)計(jì)顯得尤為重要?，F(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)方式中，前輪驅(qū)動(dòng)的效率比后輪驅(qū)動(dòng)的效率高，雙電機(jī)輪邊驅(qū)動(dòng)效率比單電機(jī)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)效率高 [19]。本文將前輪驅(qū)動(dòng)和雙電機(jī)輪邊驅(qū)動(dòng)有機(jī)結(jié)合，提高驅(qū)動(dòng)效率的同時(shí)提高能量回收率。3.3 電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)除了要滿足結(jié)構(gòu)布置方面的要求，更最要的是該系統(tǒng)主要參數(shù)的設(shè)計(jì)要滿足電動(dòng)汽車主要性能指標(biāo)的要求。該系統(tǒng)主要參數(shù)包括：電動(dòng)機(jī)的參數(shù)、蓄電池的參數(shù)、變速器的變速比以及驅(qū)動(dòng)橋中的最終減速器速比?，F(xiàn)階段評(píng)價(jià)電動(dòng)車的性能好壞的指標(biāo)，主要有車輛的動(dòng)力性和續(xù)駛里程。汽車的動(dòng)力性是指車輛的最高速度、爬坡能力和加速性能。電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程指車載動(dòng)力能量源兩次能量補(bǔ)給之間，車輛所能達(dá)到的最大行駛里程稱為電動(dòng)氣車的續(xù)駛里程 【12】 。173.3.1 車輛參數(shù)表3.1 純電動(dòng)汽車整車參數(shù)表基本參數(shù) 參數(shù)值 基本參數(shù) 參數(shù)值整車質(zhì)量m/Kg 1550 主減速器傳動(dòng)比i 0 4.889滾動(dòng)阻力系數(shù)f 0.0135 軸距 L/mm 2500機(jī)械效率η 0.86 車輪滾動(dòng)半徑r /m 0.372迎風(fēng)阻力系數(shù) CD 0.35 迎風(fēng)面積 A/m2 3.17旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)δ 1.23表3.2 純電動(dòng)汽車性能參數(shù)表基本性能參數(shù) 參數(shù)值 基本性能參數(shù) 參數(shù)值最高車速u amax/km/h ≥80 續(xù)駛里程 /km 80最大爬坡度i 0.2 100km/h加速時(shí)間/s ≤103.3.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案圖中，1：一擋主動(dòng)齒輪；3：一擋從動(dòng)齒輪；2：二擋主動(dòng)齒輪；4：二擋從動(dòng)齒輪；5：主減速器主動(dòng)齒輪；6：主減速器從動(dòng)齒輪。I：變速器輸入軸；II：變速器輸出軸；III ：主減速器輸出軸，T：同步器。183.3.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)匹配（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定功率要滿足電動(dòng)汽車的最高行駛車速，故：（3.1）2maxmax13601.5De CAPgfuu?????????代入數(shù)據(jù)得P e=13.97KW。（2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值功率驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值功率依據(jù)汽車低速最大爬坡度、百公里加速時(shí)間來匹配，當(dāng)汽車以穩(wěn)定車速爬坡時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出的最大功率為：（3.2）21 maxcossin3601.5Dmaxi iiCAPgfugfu??? ????? ?? ?其中，α max=arctani=11.31o，u i=20km/h，得P 1=20.67KW；當(dāng)汽車以靜止開始加速度100km/h時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出的最大功率為 [5]：（3.3）22360.5.2aaDaCAutPgfttt??????????t為10S，得P 2=102.46KW。綜上可得，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的峰值功率P max=102.46 KW。（3）驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩與峰值轉(zhuǎn)矩（3.4）950eePTn?取n e=3500r/min，得T e=38.12N·m。同理，取n max=5800 r/min，得T max=168.71 N·m。綜上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的參數(shù)見下表。電機(jī)參數(shù) 參數(shù)值 電機(jī)參數(shù) 參數(shù)值額定功率P e/KW 13.97 峰值轉(zhuǎn)矩T max/ N·m 168.71峰值功率P max/KW 102.46 額定轉(zhuǎn)速n e/r/min 3500額定轉(zhuǎn)矩T e/ N·m 38.12 峰值轉(zhuǎn)速n max/r/min 5800193.3.4 變速器傳動(dòng)比參數(shù)選擇（1）一檔傳動(dòng)比選擇依據(jù)整車低速爬坡時(shí)車輪獲得的驅(qū)動(dòng)力應(yīng)大于所受到的行駛阻力，可知一檔傳動(dòng)比的下限為：（3.5）2max10maxmaxcossin1.5DiTi CAgfgur????得：i 1 ≥1.72。同時(shí)，一擋下最大驅(qū)動(dòng)力不大于地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的最大附著力，可得一檔傳動(dòng)比的上限為：（3.6max10Tigr???根據(jù)一般路面條件，取φ=0.6，得：i 1 ≤12.85。綜上：1.72≤ i 1 ≤12.85。（2）二檔傳動(dòng)比選擇電機(jī)最高轉(zhuǎn)速下，對(duì)應(yīng)的最大轉(zhuǎn)矩T max產(chǎn)生的最大驅(qū)動(dòng)力應(yīng)大于最高車速下的行駛阻力，故二擋傳動(dòng)比i 2的下限為：（3.7）2max21.5DCAgfuriT?????????得：1.02≤ i 2。同時(shí)，在10%的滑移率下，i 2應(yīng)滿足最高車速的要求：（3.8）max0.937rniu?得：i 2 ≤6.72。綜上：1.02≤ i 2 ≤6.72。由于一般乘用車的i max=12~18[6]，i max=igi0，且為使換擋平順，i1??2≤1.7~1.8,，所以本文選擇i 1=3.67， i2=2.45。203.3.5 變速器齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算3.3.5.1 一擋齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算首先選擇材料及確定許用應(yīng)力齒輪1和齒輪3均選用20CrMnTi，并經(jīng)過表面滲碳、淬火和回火。 20CrMnTi的接觸疲勞強(qiáng)度σ Hlim=1500Mpa，彎曲疲勞強(qiáng)度σ FE=850Mpa。因變速器的使用應(yīng)滿足高可靠度的要求，故取安全系數(shù)S H=1.5，S F=2.0[7]。由（3.9）??limFES??????得：[σ H1]= [σH3]=1000Mpa，[ σF1]= [σF3]=425Mpa。然后按齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪按7級(jí)精度制造，取載荷系數(shù)K=1.3，齒寬系數(shù) =0.6，齒輪1上的轉(zhuǎn)矩d?T1=Tmax×η齒輪 ×η軸承 =165352.67N·mm，初選螺旋角 β=20o。取z 1=19，則z 2= z1×i1=69.73，取z 2=70，則實(shí)際傳動(dòng)比 =3.69。12zi?因齒形系數(shù) ， ，則Y Fa1=2.88，Y Fa3=2.132.90cosvz??384.6cosv?23，Y Sa1=1.57，Y Sa3=1.76。因 ，故應(yīng)對(duì)齒輪1進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算。????130.60.92FaSFaSY???法向模數(shù)：（3.10）??2132cosFaSndYKTmz???求得m n=2.65，取m n=3。中心距： =147.02mm，取a=150mm。??12cosza???則： ，1258nr????21齒輪1分度圓直徑 =61.91mm，齒寬 =37.15mm，1cosnmzd??1db??取b 3=40mm， b1=45mm。驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度（3.12）123.54HEKTuZbd????取Z E=189.8 ，Z β= ，Mpacos則：σ H=868.88Mpa[σH]，安全。齒輪的圓周速度，因此選7級(jí)精度是合適的。2213.4/15/60dnvms????3.3.5.2 二擋齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算（1）選擇材料及確定許用應(yīng)力齒輪2和齒輪4均選用20CrMnTi，并經(jīng)過表面滲碳、淬火和回火。 20CrMnTi的接觸疲勞強(qiáng)度σ Hlim=1500Mpa，彎曲疲勞強(qiáng)度σ FE=850Mpa。因變速器的使用應(yīng)滿足高可靠度的要求，故取安全系數(shù)S H=1.5，S F=2.0。同理可得：[σ H2]= [σH4]=1000Mpa，[σ F2]= [σF4]=425Mpa。（2）按齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪按6級(jí)精度制造，取載荷系數(shù)K=1.3，齒寬系數(shù) =0.6，d?齒輪2上的轉(zhuǎn)矩T 2=Tmax×η齒輪 ×η軸承 =165352.67N·mm，由a 13=a24=145mm，得：z 1+z3=z2+z4，且i 2= =2.45；z4??2則z 2=26，z 4=63，實(shí)際傳動(dòng)比i 2=2.42， ，m n=3mm。58????=84.72mm，齒寬 =50.83mm，2cosnmd??2db?取b 4=50mm， b2=55mm。（3）驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度22（3.13）123.54HEKTuZbd????取Z E=189.8 ，Z β= ，Mpacos則：σ H=592.09Mpa[σH]，安全。（4）齒輪的圓周速度，因此選6級(jí)精度是合適的。22235.7/30/601dnvmss????3.3.6 主減速器齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算（1）選擇材料及確定許用應(yīng)力齒輪5和齒輪6均選用20CrMnTi，并經(jīng)過表面滲碳、淬火和回火。 20CrMnTi的接觸疲勞強(qiáng)度σ Hlim=1500Mpa，彎曲疲勞強(qiáng)度σ FE=850Mpa。因變速器的使用應(yīng)滿足高可靠度的要求，故取安全系數(shù)S H=1.5，S F=2.0。同理可得：[σ H5]= [σH6]=1000Mpa，[σ F5]= [σF6]=425Mpa。（2）按齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪按8級(jí)精度制造，取載荷系數(shù)K=1.3，齒寬系數(shù) =0.6，齒輪5上的轉(zhuǎn)矩d?T5=T1×i1×η齒輪 ×η軸承 =596388.72N·mm，初選螺旋角β =20o。取z 5=20，則z 6= z5×i0=97.78，取z 6=98，則實(shí)際傳動(dòng)比 =4.89。605zi?因齒形系數(shù) ， ，則Y Fa5=2.78，Y Fa6=5324.1cosvz??6318.cosv?2.23，Y Sa5=1.59，Y Sa6=1.83。因 ，故應(yīng)對(duì)齒輪1進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算。????560.140.95FaSFaS???法向模數(shù)：（3.14）??2523cosFaSndYKTmz???求得m n=3.90，取m n=4。中心距： =251.15mm，取a=255mm。??562cosza???