純電動汽車設(shè)計方案

1、“賓客”純電動汽車設(shè)計方案設(shè)計單位：四方汽車設(shè)計有限公司項目負責(zé)人：陳維勁小組成員：游東峰、林錦地、繆陳國目錄一、 汽車產(chǎn)品定位 3二、 汽車底盤布置形式 4三、 驅(qū)動電機的選擇 5四、 蓄電池的選擇 8五、 技術(shù)參數(shù)10六、成本分析 11七、后記 12八、參考文獻 12一、汽車產(chǎn)品定位未來汽車企業(yè)要想發(fā)展，只有制造符合時代發(fā)展需要的產(chǎn)品才能在激烈的市場競爭中占據(jù)一席之地。如日本、韓國在世界石油危機之后推出的節(jié)能型小汽車，就是適應(yīng)了時代的發(fā)展才在市場上立足。而目前，我國汽車產(chǎn)業(yè)要想真正發(fā)展起來，必須設(shè)計出符合我國市場需求的物美價廉產(chǎn)品。當(dāng)今隨著科技的發(fā)展，汽車產(chǎn)品正在向安全、舒適、節(jié)能、環(huán)保、

2、高自動化和智能化發(fā)展。a材料的輕型化。目前，制造一輛汽車所需鋼材約占整個汽車自身質(zhì)量的65，塑料占11，鋁僅占 4。為了促使汽車向輕型化發(fā)展，世界汽車產(chǎn)業(yè)正在進行著嘲材料革命”。b能源環(huán)?；ｋS著人們環(huán)保意識的提高，追求與自然協(xié)調(diào)發(fā)展已成為國際企業(yè)界的一項共識。而汽車一方面給人類帶來巨大的進步，另一方面又污染環(huán)境，因而，在人類生活日益提高的今天，相信低能源消耗的綠色汽車今后會暢銷。c高自動化、高智能化。隨著電子裝備微型化和電子及控制技術(shù)日漸成熟，汽車智能化將是汽車發(fā)展趨勢，人們更多的是追求讓汽車“獨立思考和判斷”。d舒適化、安全化。這樣，人們駕駛汽車不再是一種危險和負擔(dān)，因為汽車已成為一種精神

3、和體感的雙重享受。中國是世界上最大的潛在汽車市常我國汽車企業(yè)只要利用天時地利，創(chuàng)造出符合我國人民需求的汽車產(chǎn)品，走民族品牌化的道路，就能在世界跨國公司的競爭中立于不敗之地。我們設(shè)計的純電動汽車正是定位在5萬到9萬元之間的經(jīng)濟型轎車，它是根據(jù)比亞迪F0改裝而成的，它本身是一輛小排量汽車。我們主要是面向城市里面30歲左右的購買人群。二、汽車底盤布置形式采用電動機前置前驅(qū)形式，變速驅(qū)動橋?qū)⒆兯倨鳌⒅鳒p速器和差速器安裝在同一個外殼(常稱為變速器殼)之內(nèi)。這樣可以有效地簡化結(jié)構(gòu)，減小體積，提高傳動效率。而且取消了傳動軸，可使汽車自重減輕。電池組安裝在前后兩排座椅下。三、驅(qū)動電機的選擇電動汽車電機是將電源

4、電能轉(zhuǎn)換為機械能，通過傳動裝置或直接驅(qū)動車輪的汽車驅(qū)動裝置，該電機與其他電機相比具有體積小、重量輕、效率高且高效區(qū)范圍廣、調(diào)速性能好等特點。 電動汽車用電動機在需要滿足汽車行走的功能同時，還應(yīng)滿足行車時的舒適性、耐環(huán)境性、一次充電的續(xù)行里程等性能，該電機要求比普通工業(yè)用電動機更為嚴格的技術(shù)規(guī)范，還希望有如下功能：體積小，重量輕。減小有限的車載空間，特別是總質(zhì)量的減小，在整個運行范圍內(nèi)高效率。一次充電續(xù)行里程長，特別是行走方式頻繁改變時，低負載運行時，也有較高的效率。 低速大轉(zhuǎn)矩特性及寬范圍內(nèi)的恒功率特性。 綜合上述原因考慮我們初步選定永磁無刷直流電機作為驅(qū)動電機。無刷直流電機優(yōu)點是： 電機外特

5、性好，非常符合電動車輛的負載特性，尤其是電機具有可貴的低速大轉(zhuǎn)矩特性，能夠提供大的起動轉(zhuǎn)矩，滿足車輛的加速要求。 速度范圍寬，電機可以在低中高大速度范圍內(nèi)運行，而有刷電機由于受機械換向的影響，電機只能在中低速下運行。 電機效率高，尤其是在輕載車況下，電機仍能保持較高的效率，這對珍貴的電池能量是很重要的。 過載能力強，這種電機比Y系列電動機可提高過載能力2倍以上，滿足車輛的突起堵轉(zhuǎn)需要。 再生制動效果好，因電機轉(zhuǎn)子具有很高的永久磁場，在汽車下坡或制動時電機可完全進入發(fā)電機狀態(tài)，給電池充電，同時起到電制動作用，減輕機械剎車負擔(dān)。 電機體積小、重量輕、比功率大、可有效地減輕重量、節(jié)省空間。 電機無機

6、械換向器，采用全封閉式結(jié)構(gòu)，防止塵土進入電機內(nèi)部，可靠性高。 電機控制系統(tǒng)比異步電機簡單。缺點是電機本身比交流電機復(fù)雜，控制器比有刷直流電機復(fù)雜。永磁無刷直流電機的技術(shù)數(shù)據(jù)：參數(shù)型號 電源 電壓 V 額定 電壓 V 額定 功率 kW 額定 轉(zhuǎn)速 rpm 額定 效率 % 最大 功率 kW 最高 電壓V最高 轉(zhuǎn)速 rpm 最大 轉(zhuǎn)矩 N.m 工作制 min 外形尺寸直徑*長度 mm*mm 重量 Kg ZYCD-31441202.52500924144300025S1165*265253842.52500924S1200*220271202.5300092S1165*26027ZYCD-6 1201

7、005.53300 9291204000 45S2-60190*270 31ZYCD-10 1209610160092151202000150S2-40219*415752882161030009315280400080S1216*34055ZYCD-1512010015300092361203600120S2-60245*45484ZYCD-2028821618.5300092322804000150S1245*4708514412020300092351443600S1294*50012040020200093S1294*504123800204000 93S1294*504 125ZYC

8、D-30 24018030300094502404000250S1294*504123288210303000 94502804000S1294*517125ZYCD-4528821040300093602884000300S1294*580142ZYCD-60 2885530009375400S2-60420*650320384350602000921003842500 1000S2-60420*670300ZYCD-75 384288752500941253843400 1050S2-90460*800410384288752700 941253843600 1200S2-90460*10

9、00 500綜合電動汽車的動力要求通過上表對比我們選定型號ZYCD-30為驅(qū)動電機。安裝型式安裝結(jié)構(gòu)型式代號安裝結(jié)構(gòu)型式機座號單軸伸雙軸伸機殼外圓安裝A5AA555-110端蓋凸緣安裝A3AA355-110底腳安裝A1AA190-110使用條件1、海拔不超過4000m；2、環(huán)境溫度：-25+40；3、相對濕度：95%（25時）；4、允許溫升：不超過75k（海拔為1000m時)接線說明四、蓄電池的選擇電動汽車發(fā)展的最大因素是動力蓄電池，應(yīng)用在電動汽車上的電源系統(tǒng)應(yīng)有以下要求：（1）高的比能量和能量密度；（2）高的比功率和功率密度；（3）快速充電和深度放電的能力；（4）使用壽命長；（5）自放電率小

10、，充電效率高；（6）安全性能良好，且成本低廉；（7）免維修；（8）對環(huán)境無危害，可回收性好。以下是幾種蓄電池特性的比較單體電壓（V）比能量(W/h/kg)比功率(W/kg)循環(huán)壽命（次）參考價格(US$/k Wh)鉛酸蓄電池230-45200-300400-600150鎳-鎘1.240-60150-350600-1200300鎳-鋅1.660-65150-300600-1200200-350鋅空氣1.435010590-120鈉-硫2.0100200800250-450鋰離子3.64.01501500800-1200200超級電容1.810000300025000（注：表示缺少數(shù)據(jù)） 總之，（

11、1）鉛酸蓄電池技術(shù)最成熟，最安全，成本也低，是電動汽車的可選動力電源，但比能量、比功率都比較低。（2）超級電容電池和飛輪電池的成本很高，不實惠。（3）燃料電池是今后發(fā)展的重點方向，但目前存在成本高的問題。（4）鎳金屬蓄電池要求有發(fā)展可靠的能量管理系統(tǒng)，系統(tǒng)比較復(fù)雜。（5）鋰離子蓄電池的單體電池電壓大，體積小，比功率、比能量高，循環(huán)壽命長，相比之下更能夠滿足電動汽車的要求。 所以我們選擇鋰離子電池來作為動力電源。選用電池中航鋰電（洛陽）有限公司是中航工業(yè)空空導(dǎo)彈研究院全資子公司，是一家擁有先進管理、技術(shù)、制造能力的現(xiàn)代企業(yè)。公司是專業(yè)從事鋰離子動力電池、電源管理系統(tǒng)的研發(fā)和生產(chǎn)，是國內(nèi)領(lǐng)先的生產(chǎn)

12、100AH以上大功率、高容量、高電壓鋰離子動力電池制造專業(yè)公司，是承擔(dān)國家863重大專項“大容量磷酸鐵鋰動力電池及動力模塊技術(shù)開發(fā)”的單位。所以我們選用中航鋰電（洛陽）有限公司生產(chǎn)的鋰離子蓄電池。中航鋰電（洛陽）有限公司生產(chǎn)的單體電池規(guī)格型號有：SE60AHA、SE100AHA、SE400AHA、SE40AHA、SE130AHA、SE180AHA、SH40AH，它們的額定電壓均為3.2V，則單體電池的總數(shù)為240/3.2=75個。其中SE60AHA 應(yīng)用于電瓶車，SE40AHA 、SH40AH應(yīng)用于電動摩托車，SE180AHA應(yīng)用于火車，SE400AHA應(yīng)用于公共汽車，SE100AHA、SE1

13、30AHA應(yīng)用于電動汽車。由于SE100AHA的重量比SE130AHA小1.4kg左右，所以選用SE100AHA，為了能增大電池的容量，再并聯(lián)75個單體電池，這樣電池的總?cè)萘勘氵_到200AH。SE100AHA單體電池的描述如下：單體電池尺寸 電池放電曲線圖 電池性能指標(biāo)項目名稱SE100AHA額定容量（AH）100額定電壓（V）3.2內(nèi)阻（1kHzAC,m）0.9充電截止電壓（cccv模式，V）3.6放電截止電壓（V）2.5標(biāo)準充電電流（0.3C，A）80最大瞬間放電電流（持續(xù)時間10s，A）800循環(huán)壽命（0.3C充放，80%DOD）2000工作溫度范圍充電055放電-2555儲存溫度范圍-

14、2545重量（Kg）3.10.1殼體材料塑料五、 技術(shù)參數(shù)長*寬*高：3460*1618*1465軸距：2340電動機前置前驅(qū)主減速器傳動比i0=2.13輪胎規(guī)格：165/60 R14 （165為輪胎的名義斷面寬度/mm、60為輪胎的高寬比/%、R表示為子午線輪胎、14為安裝輪輞的外徑/inch 其中1inch =25.4mm）輪胎的半徑：r=H+1/2xd=165*60%+25.4x14/2=165*60%+355.6/2=276.8mm=0.2768m質(zhì)量：車載五人為裝載質(zhì)量（包括駕駛員），以每個人的體重為75kg、貨物的質(zhì)量為55kg，則裝載質(zhì)量為75x5+55=430kg ，整車裝備質(zhì)

15、量為870kg，則總質(zhì)量為430kg+870kg=1300kg。最大爬坡度：Ft=Ttqxig1xi0xt/r=uxmxgxcosa+mxgxsina有210x2.75x2.13x0.876/0.2768=0.013x13000xcosa+13000xsina求得a=16.7 即最大爬坡度為i=30%變速器傳動比（自行設(shè)計）i0=2.13 ig1=2.75 ig2=2 ig3=1.5 ig4=1 i倒=-2.45汽車的最大速度：Vmax=0.377xrxn/（ig4xi()）=0.377x0.2768x3000/1x2.13=147km/h百公里加速時間：1檔：減速比=i0*ig1=2.13*

16、2.75=5.8577 扭矩=210*5.8577=1230.12N*m 驅(qū)動力=扭矩/r=1230.12/0.2768=4444N 車重m=1300kg F=ma a=F/m=4444/1300=3.42m/s2 3000轉(zhuǎn)時 1檔最大速度Vmax=0.377*r*n/ig1/i0=0.377*0.2768*3000/2.75/2.13=53.4km/h=14.846m/s V=at t1=V/a=14.846/3.42=4.34s2檔：減速比=i0*ig2=2.13*2=4.26 扭矩=210*4.26=894.6N.m 驅(qū)動力=扭矩/r=894.6/0.2768=3232N 車重m=13

17、00kg F=ma a=F/m=3232/1300=2.486m/s2 3000轉(zhuǎn)時2檔最大速度Vmax=0.377*r*n/ig2/i0=0.377*0.2768*3000/2/2.13=73.488km/h=20.4m/s t2=V/a=(20.4-14.846)/2.486=2.234s3檔：減速比=i0*ig3=2.13*1.5=3.195 扭矩=210*3.195=670.95N.m 驅(qū)動力=扭矩/r=670.95/0.2768=2424N 車重m=1300kg F=ma a=F/m=2424/1300=1.8645m/s2 3000轉(zhuǎn)時3檔最大速度Vmax=0.377*r*n/ig

18、1/i0=0.377*0.2768*3000/1.5/2.13=98km/h=27.22m/s t3=V/a=(27.22-20.4)/1.8645=3.6575s4檔：減速比=i0*ig4=2.13*1=2.13 扭矩=210*2.13=447.3N.m 驅(qū)動力=扭矩/r=894.6/0.2768=1616N 車重m=1300kg F=ma a=F/m=1616/1300=1.243m/s t4=V/a=(27.77-27.22)/1.243=0.448st總=t1+t2+t3+t4=4.34+2.234+3.657+0.448=10.68s百公里耗電量（以60km/h勻速行駛）勻速行駛時坡度阻力與加速阻力都為0Ff=Gf=13000*0.013=169NFw=CDA*U2/21