四輪環(huán)保電瓶車的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、摘要3ABSTRACT41、緒論6、課題來源，目的，意義與該課題的市場前景6、有關(guān)環(huán)保電瓶車的概念8、什么是環(huán)保電瓶車8、環(huán)保電瓶車的種類8、電機(jī)8、電池10、控制器10、電動車行車參數(shù)的設(shè)計(jì)11、設(shè)計(jì)任務(wù)11、研究意義122、環(huán)保電動車的動力性能分析12、電動車運(yùn)行方程12、電動車的行駛力學(xué)14、車輛模型14、電動車阻力計(jì)算16、電動車慣性力的計(jì)算16、電動車牽引力的計(jì)算18、電動車的動力性能20、電動車的基本參數(shù)介紹21、電動車的制動系統(tǒng)21、電動車剎車分類21、制動力的分析與求解22、手動制動器的設(shè)計(jì)23、蓄電池的種類和結(jié)構(gòu)25、動力傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)27、驅(qū)動系統(tǒng)的構(gòu)成27、電動機(jī)的選擇2

2、83、電動車的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)29、控制系統(tǒng)的組成29、控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)294、電動車的結(jié)構(gòu)框架33、結(jié)構(gòu)框架33、驅(qū)動組結(jié)構(gòu)特征原理355、環(huán)保電動車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)36、系統(tǒng)布局及尺寸大樣圖36、三維建模及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分37摘 要伴隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，汽車帶來的環(huán)境污染，能源短缺，資源枯竭和安全等方面的問題越來越突出。為了經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，保護(hù)人類的居住的環(huán)境和緩解能源供給。電動汽車應(yīng)運(yùn)而生，電動汽車具有良好的環(huán)保性能和有多種能源為動力的顯著特點(diǎn)，既可以保護(hù)環(huán)境，又可以緩解能源的短缺并能調(diào)整能源的結(jié)構(gòu)，保障能源的安全。城市衛(wèi)生問題需要大量的環(huán)衛(wèi)工人的辛苦工作來保障，環(huán)衛(wèi)工人屬于體力勞動者，加之城市

3、化區(qū)域人口密集，產(chǎn)生的生活垃圾量大，這就大大增加了環(huán)衛(wèi)工人的勞動量；于是很多城市開始使用環(huán)衛(wèi)清掃車，這種燃油的環(huán)衛(wèi)清掃車大大節(jié)約了環(huán)衛(wèi)工人的工作量，但卻也存在著很多缺點(diǎn)，比如耗能大，產(chǎn)生的二氧化碳及廢氣排放物對空氣造成二次污染；如何就減輕環(huán)衛(wèi)工人勞動量及節(jié)約能源方面做出平衡，這是一個(gè)值得研究的問題。本文就以上問題點(diǎn)進(jìn)行討論，主要簡紹了一種環(huán)保的環(huán)衛(wèi)車，在減輕環(huán)衛(wèi)工人勞動量的同事也不存在廢氣排放對大氣產(chǎn)生的污染；本文就環(huán)保電瓶車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，布局設(shè)計(jì)、發(fā)展和優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)構(gòu)與管理，能量存儲與管理，電機(jī)的形式與驅(qū)動，典型電動汽車的分析和電動汽車所面臨的問題展開論述。本文主要采用的技術(shù)有：1、電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩

4、、轉(zhuǎn)速、功率。2、電動機(jī)的主要調(diào)速方式。關(guān)鍵詞：電動機(jī)、發(fā)動機(jī)、轉(zhuǎn)矩、變頻調(diào)速、交流電動機(jī)、電動汽車、環(huán)保電瓶車、節(jié)能環(huán)保The overall structure of the round green storage battery designABSTRACTWith the rapid development of automobile industry, car pollution to the environment, energy shortages, such as resource depletion and security problems become more and

5、more outstanding.In order to the sustainable development of economy, protect the human living environment and reduce energy supply.Electric cars arises at the historic moment, the electric car has a good environmental performance and has many significant characteristics of energy for power, can prot

6、ect the environment, and can relieve the shortage of energy and can adjust the energy structure, energy security.Urban health problems need a lot of work hard to ensure sanitation workers, sanitation workers belong to the manual workers, combined with the densely populated area urbanization, produce

7、 big living garbage, this greatly increased the sanitation worker labor;So many cities started to use the sanitation cleaning the car, the fuel sanitation sweeper greatly save the workload of sanitation workers, but there are also many shortcomings, such as large energy consumption, the carbon dioxi

8、de and exhaust emissions cause secondary pollution to the air;How to reduce the sanitation worker labor and save energy balance, this is a problem worth studying.Point is discussed in this paper, the above problem, the main JianShao an environmental sanitation vehicle, in reducing the sanitation wor

9、ker labor colleagues also no emissions to the atmosphere pollution;In this paper, the structure of environmental protection (design, layout design, the development and the advantages and disadvantages, the structure and management, energy storage and management, in the form of motor and drive, analy

10、sis of typical electric cars and electric cars are faced with the problem.This article mainly USES the technology are:1、the torque of the motor, speed and power.2、motor speed control mode.Key words:Engine, electric motor、frequency control of motor speed and torque of ac motor、The electric car, envir

11、onmental protection、storage battery、energy conservation and environmental protection四輪環(huán)保電瓶車的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)XXXXXXXXXXX1、緒論1.1、課題來源，目的，意義與該課題的市場前景汽車工業(yè)的高速發(fā)展，汽車帶來的環(huán)境污染、能源短缺、資源枯竭和安全等方面的問題越來越突出。為了保持國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，保護(hù)人類居住環(huán)境和能源供給，各國政府不惜巨資，投入大量人力、物力，尋求解決這些問題的各種途徑。我國面臨的形式也十分嚴(yán)峻，國內(nèi)的石油儲藏量和開采量相當(dāng)有限，隨著汽車保有量的增加，石油需求越來越多，目前已不能自給，

12、不足部分主要通過進(jìn)口來滿足，而且每年成遞增趨勢。由于電動汽車具有突出的環(huán)保方面的優(yōu)勢，使得電動汽車的開發(fā)和研究成為各國開發(fā)綠色汽車的主流。電動汽車使用的能源是可以用與發(fā)電的一切能源。因此使用電動汽車可以擺脫汽車對化石燃料的依賴，改善能源結(jié)構(gòu)，使能源供給多樣化，使能源的供給有保障。電動汽車在解決道路交通事故方面和傳統(tǒng)汽車相比也具有一定優(yōu)勢。因此，開發(fā)電動汽車是迎接汽車面臨挑戰(zhàn)的重要對策之一。電動汽車具有良好的環(huán)保性能和可以以多種能源為動力的顯著特點(diǎn)，即可以保護(hù)環(huán)境，又可以緩解能源短缺和調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，保障能源安全。目前發(fā)展電動汽車已成為各國政府和汽車行業(yè)的共識，電動汽車的研發(fā)已成為汽車行業(yè)的熱點(diǎn)。

13、因此，無論是從設(shè)計(jì)、研究和開發(fā)的觀點(diǎn)，還是從實(shí)用的角度來看，了解和掌握電動汽車技術(shù)的社會需求會越來越大。近些年來，隨著我國的經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人民生活水平也得到很大的提高。人民對城市的衛(wèi)生、道路清潔程度也越來越重視，之前城市道路的清掃都是依靠環(huán)衛(wèi)清潔工人的雙手來清掃，這種的方式顯然已經(jīng)變得很落后落后，不再能夠滿足當(dāng)今大中城市對現(xiàn)代化環(huán)境衛(wèi)生工作的發(fā)展需求。人工清掃，工作效率低，工作量大這就會在很大程度上阻礙了城市道路環(huán)境衛(wèi)生工作向更深的層次方向發(fā)展，對城市的整體形象造成了很大的影響，對人民的生活環(huán)境也會造成很大的影響。因此，全國各地的環(huán)境衛(wèi)生部門對城市道路清掃作業(yè)機(jī)械化程度的提高提出了迫切的需求。

14、依據(jù)城市道路建設(shè)部門的量化要求，大中城市的街道清掃作業(yè)機(jī)械化量需要占到城市道路清掃作業(yè)量的百分之六十以上。因此對當(dāng)前存在掃路車進(jìn)行持續(xù)不斷的深入研究和科技創(chuàng)新的問題，迫切得以解決?？v觀這十幾年，我國道路清掃車快速發(fā)展，其產(chǎn)品從以前單一的純掃式發(fā)展到現(xiàn)在的多種型式，多形式的掃路車以致滿足我國不同地方不同氣候的需求。不管是產(chǎn)品的質(zhì)量何時(shí)性能等各方面都得到了迅猛提高，尤其是在改革開放之后，通過從國外進(jìn)口一些掃路車，將國外的掃路車與國內(nèi)的相結(jié)合，取其精華，去其糟粕，將各自優(yōu)點(diǎn)相融合，使得我國掃路車的產(chǎn)品性能、質(zhì)量以及可靠性得到很大程度的提高。不過現(xiàn)在，由于我國在一些誒技術(shù)領(lǐng)域上仍然相對落后，使得我國道

15、路清掃車的整體水平同國外一些發(fā)達(dá)國家的掃路車水平相比，還有一定程度的差距，尤其是在產(chǎn)品的性能方面，仍存在較大的差距。為了使我國的道路清掃車水平在較短的時(shí)間內(nèi)得到提高，縮小和一些發(fā)達(dá)國家道路清掃車性能水平上的差距，滿足我國環(huán)衛(wèi)部門對城市街道清掃作業(yè)的要求，掃路車制造企業(yè)應(yīng)該加大對道路車性能方面的研究。只有明確掃路車的研究方向，從掃路車的基礎(chǔ)研究方面入手，根據(jù)中國城市街道對掃路車的要求，研發(fā)出高質(zhì)量、高性能，低成本、符合中國國情的掃路車。1.2、有關(guān)環(huán)保電瓶車的概念1.、什么是環(huán)保電瓶車環(huán)保電瓶車是以電池作為輔助能源，具有兩個(gè)或四個(gè)車輪，能實(shí)現(xiàn)人力騎行、電動或電助動功能的特種車。它雖然具有普通車的

16、外表特征，但更主要的是，它是在普通車的基礎(chǔ)上，安裝電動機(jī)、控制器、電池、轉(zhuǎn)把、閘把等操縱部件和顯示儀表系統(tǒng)的、機(jī)電一體化的個(gè)人交通工具或助力工具。1.、環(huán)保電瓶車的種類電動車以其驅(qū)動力性質(zhì)、整車結(jié)構(gòu)及電動機(jī)驅(qū)動方式的不同，可以分成以下三種類型：按驅(qū)動力性質(zhì)分：有電動型和助力型兩種。按整車結(jié)構(gòu)分：有兩輪、三輪、四輪三種。按電動機(jī)形式及驅(qū)動方式分：有直驅(qū)車輪的輪轂式直流電動機(jī)、中軸鏈?zhǔn)津?qū)動的柱式直流電動機(jī)、電動箱式驅(qū)動的柱式和盤式直流電動機(jī)。1.、電機(jī)由于電動車要求的功率較小，所帶有的能源有限，故希望電機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)的體積小、功率高，而其中以直流電機(jī)最為合適。目前，電動車所使用的電機(jī)大多數(shù)為有刷直流

17、電動機(jī)，但是隨著技術(shù)的進(jìn)步與電子元件成本的不斷下降，無刷直流電機(jī)將成為今后電動車的發(fā)展主流。1、有刷直流電機(jī)電動車上使用的有刷直流電機(jī)主要有兩種：一是印制繞組電機(jī)，二是繞線盤式電機(jī)。前者的應(yīng)用較后者多一點(diǎn)。有刷直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是控制系統(tǒng)簡單，成本較低，過載能力強(qiáng)，但需要換向器（整流子），影響電機(jī)的效率。有刷直流電機(jī)又可以分為有齒和無齒兩種。有刷有齒電機(jī)是一種高速電機(jī)，所謂“有齒”就是通過齒輪減速機(jī)構(gòu)，將電機(jī)轉(zhuǎn)速降低（國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電動車的轉(zhuǎn)速不超過20）。由于高速電機(jī)通過齒輪減速，其特點(diǎn)是騎車者的感覺動力較強(qiáng)，而且爬坡的能力較強(qiáng)。但是電動輪轂是封閉的，只是在出廠前加注了潤滑脂，用戶很難進(jìn)行日常保養(yǎng)

18、。而且齒輪本身就有機(jī)械磨損，一年左右因?yàn)闈櫥蛔銓?dǎo)致齒輪磨損加劇，噪音增大，影響電機(jī)和電池的壽命。另一種是有刷無齒電機(jī)，這是一種外轉(zhuǎn)子式電動機(jī)，沒有齒輪減速機(jī)構(gòu)，直接采用低速輸出，消除了齒輪噪音，其電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩較有刷有齒電機(jī)要小，故動力性能和爬坡性能相對要弱一些。但運(yùn)行安全，電刷磨損小、噪音小這是他的優(yōu)點(diǎn)。2、無刷直流電機(jī)無刷直流電機(jī)由于沒有電刷，不需要齒輪減速，從根本上消除了電刷磨損和齒輪磨損，不存在定期更換電刷，而且噪音很小。因此，他無干擾、壽命長、效率高、運(yùn)行可靠、維護(hù)簡單，且轉(zhuǎn)速由于不受機(jī)械換向的限制，可在寬廣的范圍內(nèi)平滑調(diào)速，與有刷直流電機(jī)相比成本低，但是控制系統(tǒng)復(fù)雜成本高。無刷直流

19、電機(jī)就起結(jié)構(gòu)而言，是由電動機(jī)本體轉(zhuǎn)子位置傳感器以及電子電路換向組成。電動車上采用的是無刷電動輪轂電動機(jī)一般制成多相，如采用三相，它的電樞放在定子上，永磁磁極位于轉(zhuǎn)子上。反映電動機(jī)定轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出信號，通過定子換向電路去驅(qū)動與電樞繞組聯(lián)接的相應(yīng)的功率器件，使電樞繞組依次饋電，從而在定子上產(chǎn)生一個(gè)跳躍式旋轉(zhuǎn)磁場，拖動永磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。隨著轉(zhuǎn)子位置的旋轉(zhuǎn)，位置傳感器通過電子換向線路不斷的送出信號，以改變電樞繞組的通電狀態(tài)，保證在一定的范圍內(nèi)定子磁場與轉(zhuǎn)子磁場成正交關(guān)系，保持轉(zhuǎn)矩連續(xù)不斷的產(chǎn)生，輸出機(jī)械功率，從而實(shí)現(xiàn)了無接觸式電磁換向。我國電動車用無刷直流電機(jī)的研制和生產(chǎn)廠家有上海微電機(jī)研究所、浙江臥

20、龍集團(tuán)等。今后二合一輪轂式無刷直流電機(jī)和無位置傳感器無刷直流電機(jī)是電動車車用電機(jī)的發(fā)展方向。1.、電池電池是電動車的動力源，電池質(zhì)量直接影響電動車的行駛里程和壽命。目前電池選用的是鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池等。鎳鎘電池屬堿性電池，我國產(chǎn)量較大，主要生產(chǎn)廠家有深圳比迪亞有限公司和上海電池廠等。鎳鎘電池可以快速充電，其過充、過放電性能均好，循環(huán)壽命較長，達(dá)2000次。但它的價(jià)格是鉛酸電池的倍，而且舊電池得不到很好的回收，會因重金屬鎘造成嚴(yán)重的污染。常用的是24V5Ah，重量，一次充電續(xù)行里程，按標(biāo)準(zhǔn)的80%放電，壽命約500次。1.、控制器控制器是電動車的驅(qū)動系統(tǒng)，它是電動車的大腦。其主要的作用

21、是提高電機(jī)和蓄電池的效率、節(jié)省能源、保護(hù)電機(jī)及蓄電池以及降低電動車在受到破壞時(shí)的損傷程度。電動車常用的無刷直流電機(jī)的控制器的目的是有兩種類型：一是采用專用集成電路制作的控制器；另一種是采用單片機(jī)為控制器件的控制器。前者針對無刷電機(jī)的控制要求，將控制邏輯集成在芯片內(nèi)，一般該類控制器稱為模擬控制器；后者采用單片機(jī)，用編程的方法來模擬無刷電機(jī)的控制邏輯，其特點(diǎn)是使用靈活，通過修改程序可以適應(yīng)不同規(guī)格的無刷電動機(jī)，增加功能方便，如果電機(jī)缺相保護(hù)，堵轉(zhuǎn)保護(hù)，添加力矩傳感器，可以根據(jù)不同的電機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以達(dá)到良好的匹配等，通常將此類控制器稱為數(shù)字式控制器。但無論是數(shù)字式還是模擬式控制器，其工作原理大致

22、相同；用電子控制代替電刷控制線圈電流換向，根據(jù)電機(jī)內(nèi)的位置傳感器信號，決定換向的順序和時(shí)間，從而決定電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。1.3、電動車行車參數(shù)的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)前先將文章中計(jì)算需要的數(shù)據(jù)假定如下：整車質(zhì)量（） 300滾動阻力系數(shù)（） 人重（） 70額定載重重（） 100車輪直徑（） 400后軸轉(zhuǎn)子直徑（） 101.4、設(shè)計(jì)任務(wù)對電動車的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行了分析，分別對電動車的運(yùn)行阻力、慣性力、再生制動力以及所需要的牽引力進(jìn)行計(jì)算。利用現(xiàn)代電子技術(shù)及電動機(jī)發(fā)電反饋制動理論，設(shè)計(jì)一套能夠在電氣制動的同時(shí)，發(fā)電給電瓶充電的發(fā)電反饋制動系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)將車及人體的動能通過電動機(jī)的發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)化為電能，并經(jīng)

23、過相應(yīng)的處理和控制電路，達(dá)到給電瓶充電和車減速的雙重目的。完成發(fā)電反饋制動系統(tǒng)機(jī)械連動機(jī)構(gòu)、發(fā)電反饋制動電控系統(tǒng)、發(fā)電反饋回路的設(shè)計(jì)、電動機(jī)選型。1.5、研究意義首先本設(shè)計(jì)的課題使我們對電動車有了進(jìn)一步的了解，對制動能量再生有了新的認(rèn)識，所謂制動能量再生，是指電動車減速制動時(shí)將其中一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量這里是電能，并且將其充進(jìn)電池。制動能量再生方法原理是先將電動車制動或減速時(shí)的一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能存儲在電池中，同時(shí)產(chǎn)生一定的負(fù)荷阻力使電動車速度降低；當(dāng)電動車再次起動或加速時(shí)再生系統(tǒng)又將存儲的能量再次轉(zhuǎn)化為電動車行駛時(shí)所需要的動能。這樣就可以提高一次充電的續(xù)行距離，避免了不必要的能量

24、損失。同時(shí)電動車可以運(yùn)用在很多領(lǐng)域，比如代步、助力、小型搬運(yùn)、城市環(huán)衛(wèi)等。2、環(huán)保電動車的動力性能分析動力傳動系統(tǒng)由蓄電池、控制器、電動機(jī)、驅(qū)動輪等組成。電動車的動力性評價(jià)指標(biāo)有最高車速、加速時(shí)間和最大爬坡度。然而，電動機(jī)的最大功率與額定功率下觀察甚多，而最大功率工況不能長時(shí)間運(yùn)行，因此必須用電動機(jī)的額定工況計(jì)算電動車的最大爬坡度和最高車速。電動車的加速過程和起步時(shí)間較短，理論上可以用電動機(jī)的外特性進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。下面從車的直線行駛動理學(xué)模型來進(jìn)行分析。2.1、電動車運(yùn)行方程電動車在路面上運(yùn)行，有各種不同方向和不同大小的作用力作用在電動車上，電動車牽引學(xué)主要研究對車運(yùn)行有直接影響的力，也就是與電

25、動車方向相平行的外力及外力的分力，這些力可以分為三種：電動車的牽引力它是由電力機(jī)車的牽引電動機(jī)所產(chǎn)生的，并通過動輪與路面的相互作用力而引起的外力。它與電動車的運(yùn)動方向相同，其大小由開車的人決定。電動車運(yùn)行阻力它是由電動車運(yùn)行時(shí)由多種原因引起的阻止電動車運(yùn)行的外力，其大小是不可以控制的。電動車的制動力它是由機(jī)車和車輛上的制動裝置所產(chǎn)生的，并通過輪與鋼軌的相互作用而引起的外力，用來使電動車減速或停車。它與電動車的運(yùn)行方向相反。這三種力以不同的方式形成作用于電動車上形成的合力：牽引運(yùn)行時(shí)：合力；慣性運(yùn)行時(shí)：合力；制動時(shí)：合力。電動車運(yùn)行方程是把電動車當(dāng)作一個(gè)平移的鋼體，表示電動車在不同運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，作

26、用在電動車上諸力的關(guān)系式。在工程上用它計(jì)算電動車運(yùn)行時(shí)所需要的制動力、慣性力。電動車在運(yùn)行時(shí)狀態(tài)有三種：牽引狀態(tài)，電動車在電動機(jī)的牽引力作用下，起動，加速或等速運(yùn)行；慣性運(yùn)行，電動車在運(yùn)行中牽引電動機(jī)斷電后靠慣性運(yùn)行；制動運(yùn)行，電動車在運(yùn)行中切斷牽引電動機(jī)的電源，并且施加機(jī)械或電氣的制動力，減速運(yùn)行。電動車在牽引等速狀態(tài)下，沿運(yùn)行方向作用在電動車上的力有牽引力、靜阻力和慣性力。根據(jù)靜法原理，可列出如下方程 式(2.1)這就是牽引等速運(yùn)行狀態(tài)下的基本方程。2.2、電動車的行駛力學(xué)2.、車輛模型驅(qū)動系統(tǒng)的動力輸出特性與車子的動力性能直接相關(guān)。驅(qū)動系統(tǒng)的動力輸出更該滿足車子的動力性能要求。在設(shè)計(jì)電動

27、車驅(qū)動系統(tǒng)時(shí)，為了使電動車達(dá)到要求的動力性能指標(biāo)，首先必須建立電動車的力學(xué)模型，對電動車行駛過程中力與功率的平衡進(jìn)行分析，以得到電動車的需求特性。電動車的動力傳動系統(tǒng)主要是由能量存儲系統(tǒng)和動力驅(qū)動系統(tǒng)組成。能量存儲系統(tǒng)包括蓄電池和能量管理系統(tǒng)，動力驅(qū)動系統(tǒng)包括驅(qū)動電動機(jī)和驅(qū)動控制系統(tǒng)。電動車在行駛過程中，由動力蓄電池輸出電能給電動機(jī)，電動機(jī)輸出功率，用于克服電動車本身機(jī)械裝置中的內(nèi)部阻力以及行駛條件決定的外部阻力消耗的功率，外部阻力即電動車的行駛阻力。從分析電動汽車行駛時(shí)的受力狀況出發(fā)，建立直線行駛方程式，是分析電動車直線行駛性能的基礎(chǔ)。圖 2-1 車輪行駛時(shí)的受力分析電動車運(yùn)行時(shí)的阻力系數(shù)為

28、： 式()式中：車輪與地面之間的滾動摩擦系數(shù)，取0.02；車輪直徑，;軸承的直徑，；軸承的摩擦系數(shù)，取0.002；所以阻力系數(shù)：需要說明的是車輪與地面之間的滾動摩擦系數(shù)是隨著路面狀況的不同，其數(shù)值也在不斷改變。參考文獻(xiàn)27給出正常行駛的不同路段的滾動摩擦系數(shù)表2-1。表2-1不同路面的滾動摩擦系數(shù)路面特征全新堅(jiān)硬的柏油、混泥土、小方石塊路面經(jīng)壓軋的坑洼波動的碎石路，混泥土路面壓壞的柏油路面良好路面一般的土路松沙路面2.2.2、電動車阻力計(jì)算2.2.3、電動車慣性力的計(jì)算2.2.4、電動車牽引力的計(jì)算2.3、電動車的動力性能電動車因?yàn)橐孕铍姵卮鎯Φ碾娔転槟芰縼碓矗院饬侩妱榆囆阅艿囊豁?xiàng)重要指標(biāo)

29、是最大續(xù)駛里程，而且，電動車采用的是電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，其輸出特性和一般車也不相同。電動車的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)將蓄電池輸出的電能轉(zhuǎn)化為車輪的旋轉(zhuǎn)動能，從而驅(qū)動電動車運(yùn)行。它決定了電動車的動力性能，它的能量轉(zhuǎn)化效率也直接影響到電動車的最大行駛里程。由此可見，研究電動車驅(qū)動系統(tǒng)對提高電動車性能具有重要意義。另外，電動車因?yàn)椴捎秒姍C(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，可以利用電動機(jī)的逆向工作性能，制動時(shí)的能量進(jìn)行回饋，增強(qiáng)其制動性能。電動車的動力性能值是車在良好路面上直線行駛時(shí)由車受到的縱向外力決定的，所能達(dá)到的平均行駛速度29。下面介紹車的主要動力性能指標(biāo)：最高車速、加速時(shí)間、最大爬坡度。車的最高車速：在水平良好的路面上，車所能達(dá)到的

30、最高行駛車速。車的加速時(shí)間：常用原地起步加速時(shí)間與超車加速時(shí)間來表明車的加速能力。原地起步加速時(shí)間是指汽車由低檔起步，并以最大的加速度逐步換至最高檔后到預(yù)定的距離或預(yù)定速度所需的時(shí)間。超車加速時(shí)間，是指用最高檔由較低車速全力加速到高速所需的時(shí)間。車能爬上的最大的坡度是指用滿載時(shí)車在良好路面上的最大爬坡度表示的。2.3.1、電動車的基本參數(shù)介紹a.整車整備質(zhì)量：包括動力蓄電池，不包括乘員或裝載質(zhì)量，隨車工具，車載充電器。b.功率：指物體在單位時(shí)間內(nèi)所做的功。功率越大轉(zhuǎn)速越高，車的最高速度也越高，常用最大功率來描述車的動力性能。最大功率一般用馬力或千瓦來表示，1馬力等于千瓦。c.扭矩：扭矩是使物體

31、發(fā)生轉(zhuǎn)動的力。發(fā)動機(jī)的扭矩就是指從曲軸端輸出的力矩。在功率固定的條件下它與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系，轉(zhuǎn)速越快扭矩越小，反之越大，它反映了車在一定范圍內(nèi)的負(fù)載能力。d.最大總質(zhì)量（kg）：車滿載時(shí)的總質(zhì)量。 最大裝載質(zhì)量（kg）：車在道路上行駛時(shí)的最大裝載質(zhì)量。e.軸距（mm）：通過車輛兩車輪的中心，并垂直于車輛縱向?qū)ΨQ平面的二垂線之間的距離。簡單的說，就是車前軸到后軸的距離。 輪距（mm）：車的左右輪胎面中心線間的距離。2.4、電動車的制動系統(tǒng)2.4.1、電動車剎車分類傳統(tǒng)的電動車只是機(jī)械式剎車,使很多的能量在不知不覺中浪費(fèi),而現(xiàn)在我們做的電動車帶有了能量反饋節(jié)約了能量。帶有制動能量再生系統(tǒng)電動車

32、的制動過程與傳統(tǒng)的電動車的制動有著不同之處。再生制動力是利用在電磁場中旋轉(zhuǎn)的磁極將會產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩的旋轉(zhuǎn)方向與車輪行駛的方向相反，從而產(chǎn)生對電動車的制動。但是這種制動方式在遇到緊急情況時(shí)將不能應(yīng)付，因?yàn)樗荒茉诙虝r(shí)間內(nèi)使車停下來。因此在做電動車制動時(shí)，既用了再生制動也使用了傳統(tǒng)的帶式制動器，使電動車的剎車更有效，也能盡量減少不必要的損耗，電池一次充電行駛的路程最長。因此在求制動力時(shí)，我們分緊急情況與正常情況。緊急情況指的是在同一時(shí)間內(nèi)既有手制動也有再生制動。正常狀況指的是只有再生制動一種情況。2.4.2、制動力的分析與求解2.4.3、手動制動器的設(shè)計(jì)2.5、蓄電池的種類和結(jié)構(gòu)蓄電池是

33、電動車的能源載體，是電動車的核心部件之一，主要分為閥控密封鉛酸蓄電池、膠體電池、鋰離子電池、鎳氫電池和燃料電池等。電動車對蓄電池的要求是容量大，壽命長，重量輕，價(jià)格廉。鉛酸蓄電池的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格最低，內(nèi)電阻小、電壓穩(wěn)定，具有良好的防振性能和密封性能；鋰離子電池和鎳氫電池雖然重量輕，壽命長，但是價(jià)格昂貴。在電動車的電源廣泛采用鉛酸蓄電池。但鉛酸蓄電池的比能量和比功率都很低，隨著科技的發(fā)展近年來又使用了新型的蓄電池如鎘-鎳電池。鎘-鎳電池放電時(shí)，正極還原為，充電時(shí)，又被氧化成，電極反應(yīng)表示為：負(fù)極海綿狀鎘放電時(shí)氧化生成氫氧化鎘，充電時(shí)氫氧化鎘還原為鎘，電極反應(yīng)表示為：電池的總反應(yīng)的表示式為：鎘-鎳電池

34、體系以氫氧化鉀或氫氧化鈉水溶液為液，加入適當(dāng)?shù)臍溲趸嚳梢匝娱L電池的壽命。氫氧化鉀（或鈉）不參加反應(yīng)，但是放電時(shí)消耗水，充電時(shí)生成水。氫氧化物只起導(dǎo)電的作用，在充電過程中密度和組成沒有明顯的變化。參考文獻(xiàn)6，選擇的型號為：GNY-12其中：G鎘為負(fù)極 ，N鎳為正極，Y圓柱形，12額定容量為12。，實(shí)際比能量為：35。說明：電池的容量是指電池工作，即電池放電時(shí)能提供的電量，有理論容量，實(shí)際容量，額定容量（或公稱容量）之分，常以或?yàn)閱挝弧榱吮容^不同系列的電池，常用比容量的概念即單位質(zhì)量或單位體積的電池所能給出的電量來衡量，公別以或表示。在表中列出了各種電池體系的理論比容量。2.5.1、動力傳動系

35、統(tǒng)的設(shè)計(jì)現(xiàn)有電動車車大致可以分為以下幾個(gè)主要部分:蓄電池、電池管理、充電系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)整車管理系統(tǒng)及車體等。驅(qū)動系統(tǒng)為電動車提供所需的動力,負(fù)責(zé)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。無論何種電動車的驅(qū)動系統(tǒng),均具有基本相同的結(jié)構(gòu),都可以分成能源供給子系統(tǒng)、電氣驅(qū)動子系統(tǒng)、機(jī)械傳動子系統(tǒng)三部分,其中電氣驅(qū)動子系統(tǒng)是電動車的心臟,主要包括電動機(jī)、功率電子元器件及控制部分。2.5.2、驅(qū)動系統(tǒng)的構(gòu)成電動車驅(qū)動系統(tǒng)包括機(jī)械傳動系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)兩個(gè)部分4。其中,機(jī)械傳動部分因電動車驅(qū)動系統(tǒng)布置方式不同而不同。電動車對其驅(qū)動系統(tǒng)有特殊要求能夠頻繁地起動、停車,加、減速,對轉(zhuǎn)矩控制的動態(tài)性能要求高，電動車驅(qū)動的速度、轉(zhuǎn)矩變化范

36、圍大,既要工作在恒轉(zhuǎn)矩區(qū),又要運(yùn)行在恒功率區(qū),同時(shí)還要求保持較高的運(yùn)行效率能在惡劣工作環(huán)境下可靠地工作。正因?yàn)殡妱榆噷ζ潆姍C(jī)驅(qū)動系統(tǒng)有這些特殊要求,所以在電動車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,驅(qū)動電機(jī)的選擇及整流器、控制器的設(shè)計(jì),都必須考慮到這些特殊的要求。直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)為電動車的驅(qū)動系統(tǒng)之一,它結(jié)構(gòu)簡單,具有優(yōu)良的電磁轉(zhuǎn)矩控制特性。與直流驅(qū)動電機(jī)相匹配的變流器是斬波器,它將固定的直流電壓變成可調(diào)的直流電壓,調(diào)速方法主要是調(diào)壓調(diào)速和調(diào)磁調(diào)速。采用直接轉(zhuǎn)矩控制的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng),轉(zhuǎn)矩給定值的確定非常重要,它是直接轉(zhuǎn)矩控制的轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值,理想情況下,電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩就等于該時(shí)刻的轉(zhuǎn)矩給定值。所以,轉(zhuǎn)矩給定值應(yīng)該能

37、夠滿足負(fù)載的動力需求。因此在電動車的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,首先要按照電動車的性能要求,對電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的載荷進(jìn)行分析,也就是對電動車行駛所需的的牽引力進(jìn)行分析,得出合理的電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的轉(zhuǎn)矩給定值。2.5.3、電動機(jī)的選擇在所有已有的電動機(jī)中,綜合性能最好的是直流電動機(jī)。過去開發(fā)的電動車主要采用有刷直流電動機(jī),有刷直流電動機(jī)系統(tǒng)調(diào)速方便,改變其輸入電壓或勵磁電流就可對其轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的控制,進(jìn)行平滑的調(diào)速,所以有刷直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)具有良好的動態(tài)特性和調(diào)速品質(zhì)。但是有刷直流電動機(jī)系統(tǒng)由于電刷和換向器的存在而導(dǎo)致以下兩方面的缺點(diǎn):第一,必須進(jìn)行經(jīng)常性的維修和保養(yǎng);第二,無法實(shí)現(xiàn)高速大容量。這兩方面

38、的缺點(diǎn)使其在電動車驅(qū)動系統(tǒng)中的應(yīng)用受到了限制。而無刷直流電動機(jī)則克服了有刷直流電動機(jī)的缺點(diǎn),它既有有刷直流電動機(jī)的優(yōu)越的性能,又依靠電子換向,免去了機(jī)械式電刷和換向器。本系統(tǒng)選用無刷直流電動機(jī)。無刷直流電動機(jī),就其基本結(jié)構(gòu)而言,可以認(rèn)為是一臺有電子開關(guān)線路，永磁式同步電動機(jī)以及位置傳感器三者組成的。電動機(jī)系統(tǒng),它借助反映轉(zhuǎn)子位置的位置信號,通過驅(qū)動控制電路,驅(qū)動逆變電路的功率開關(guān)元件,使電樞繞組依一定次序饋電從而在氣隙中產(chǎn)生步進(jìn)式旋轉(zhuǎn)磁場,拖動永磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)子位置信號依一定規(guī)律變化,從而改變電樞繞組的通電狀態(tài),實(shí)現(xiàn)無刷直流電動機(jī)的機(jī)械能量轉(zhuǎn)換。3、電動車的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1、

39、控制系統(tǒng)的組成控制器是由周邊器件和集成塊組成。周邊器件是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸入、輸出功能的器件， 它們是放大器、傳感器、橋式開關(guān)電路,以及輔助單片機(jī)或?qū)Ｓ眉呻娐吠瓿煽刂七^程的器件； 在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,利用脈寬調(diào)制原理控制直流無刷電機(jī)的速度。同時(shí)，應(yīng)用了回饋制動的技術(shù)，將制動能量回饋到電網(wǎng)對蓄電池進(jìn)行充電,從而大大節(jié)省了能源，提高了利用效率。 3.2、控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1、控制芯片MC33035MC33035是24腳的雙列直插窄式集成電路塊,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。其主要功能有:(1)轉(zhuǎn)子位置譯碼器 接受轉(zhuǎn)子位置檢測器的信號,處理后生成6路輸出驅(qū)動信號控制逆變橋的正確換流;(2)故障與處理 包括欠壓、過熱、

40、誤碼、過流等;(3)正反轉(zhuǎn)控制 改變6路輸出驅(qū)動信號的順序,以改變定子繞組的電流方向,從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)向;(4)制動 封鎖所有上橋臂的驅(qū)動信號,使電機(jī)與電源隔離,同時(shí)打開所有下橋臂的驅(qū)動信號,短接電機(jī)的電動勢,使電機(jī)迅速減速;(5)內(nèi)部振蕩器 決定PWM的調(diào)制頻率;(6)轉(zhuǎn)速給定 包括1個(gè)誤差放大器和1個(gè)PWM比較器,給定的轉(zhuǎn)速信號與振蕩器的輸出鋸齒波相比較,產(chǎn)生PWM控制信號;(7)內(nèi)部基準(zhǔn)電壓 不僅用于內(nèi)部比較器和振蕩器的電源,還輸出作為轉(zhuǎn)子位置檢測器的電源。圖33 MC33035 電路示意圖2 控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)以MC33035為核心構(gòu)成的電動車控制系統(tǒng)采用PWM方式控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速,采

41、用電機(jī)內(nèi)置的霍爾傳感器檢測轉(zhuǎn)子位置。由MC33035接收霍爾傳感器的位置信號,并對其進(jìn)行譯碼,以決定由哪個(gè)電極換相。采用三相全橋驅(qū)動，由人根據(jù)車速的快慢來調(diào)節(jié)控制車速電位器,使車加速或減速。（1）轉(zhuǎn)子位置檢測電路無刷直流電動機(jī)定子繞組采用三相Y 型接法,三個(gè)霍爾位置傳感器的空間間距為60, 即120電角度。3個(gè)霍爾感應(yīng)器的輸出SA、SB、SC 分別接到的4、5、6腳, 設(shè)置芯片的這3個(gè)引腳響應(yīng)方式均為電平跳變觸發(fā), 當(dāng)霍爾脈沖發(fā)生由高而低或者由低而高的電平跳變時(shí), 均會觸發(fā)中斷, 六種組合分別對應(yīng)一個(gè)周期中6個(gè)狀態(tài), 以查表方式確定換相。圖34 轉(zhuǎn)子位置檢測電路（2）欠壓保護(hù)MC33035的第

42、17腳的輸入電壓低于9.1V時(shí),由于第17腳的輸入連接內(nèi)部一比較器的同相輸入端。該比較器的反相輸入為內(nèi)部的9.1V標(biāo)準(zhǔn)電壓,此時(shí)MC33035通過與門將驅(qū)動下橋的三路輸出全部封鎖下橋的3個(gè)功率三極管全部關(guān)斷,電機(jī)停止運(yùn)行,起欠壓保護(hù)的作用。（3）系統(tǒng)電路圖下圖是運(yùn)用MC33035,IR2103設(shè)計(jì)的36V直流無刷電機(jī)控制線路圖，受控制的無刷直流電機(jī)為一輪轂電機(jī)，額定電壓為36V，額定功率為180W，最大允許電流為5A，要求電動車的額定轉(zhuǎn)速為20km/h。系統(tǒng)采用3塊額定電壓為12V的個(gè)鎘鎳免維護(hù)蓄電池供電，考慮到MC33035所需的電壓范圍為1030V，用穩(wěn)壓塊7815給其供電。系統(tǒng)的PWM信

43、號頻率可以由外部電路調(diào)節(jié)，只需要在MC33035的外圍加一個(gè)電容、一個(gè)電阻和一個(gè)可調(diào)電位器即可產(chǎn)生所需要的脈寬調(diào)制信號。IR2103芯片是為了驅(qū)動MC33035，MC33035將產(chǎn)生的PWM信號輸送給IR2103，而IR2103是將其控制信號進(jìn)行處理，進(jìn)而將其放大。MC33035的第7腳為使能端，高電平有效，只要將其輸入電平設(shè)置為低，即可實(shí)現(xiàn)能耗制動剎車，另外也可經(jīng)通過調(diào)節(jié)控制車速的電位器，從而改變PWM信號的占空比，實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速；當(dāng)占空比為零時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為零，實(shí)現(xiàn)剎車。圖3-5芯片控制線路圖4、電動車的結(jié)構(gòu)框架、結(jié)構(gòu)框架蓄電池電動車是由動力蓄電池向電動機(jī)供電從而驅(qū)動汽車行駛，是目前運(yùn)用最廣泛

44、的電動車，其結(jié)構(gòu)主要由動力蓄電池（車載電源）、控制器、接觸器、控制電路、附加電路、DC/DC、DC/AC、電動機(jī)、變速器、附加電器、車身等組成。蓄電池電動車是由多個(gè)動力蓄電池串聯(lián)組成的電池組為電動車供電，電池組一般是36V400V的直流電源，為了便于向一些低壓用電設(shè)備供電，動力電池組還有DC/DC轉(zhuǎn)換器。動力電池組采用并聯(lián)或者串聯(lián)的方式進(jìn)行組合，在EV（電動汽車）上占據(jù)很大一部分有效的裝載空間，在布置上有相當(dāng)?shù)碾y度，通常有“集中”布置和“分散”布置兩種形式。控制器是電動車大腦，它控制著電池電量的輸出、電動機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、過載保護(hù)、能量反饋等等，目前使用的控制器分為兩大類：直流控制器和交流控制器

45、。直流控制器使用比較廣泛的是串勵電機(jī)控制器和他勵電機(jī)控制器，在是使用方面也都有各自的優(yōu)勢。交流控制器現(xiàn)在在技術(shù)上也有了很大的提高，不如變頻調(diào)速，不過由于成本高所以在使用范圍上收到了很大限制。電動機(jī)是整個(gè)電動車的動力輸出部分，就像汽車的發(fā)動機(jī)?，F(xiàn)在電動車上使用的電動機(jī)以直流電動機(jī)為主流，交流電動機(jī)目前在電動車上還沒有得到廣泛應(yīng)用。直流電機(jī)在電動車上應(yīng)用最廣泛的主要有串勵電機(jī)和他勵電機(jī)。交流電動機(jī)的使用還是以三相交流異步電動機(jī)為主。蓄電池電動汽車結(jié)構(gòu)框架、驅(qū)動組結(jié)構(gòu)特征原理項(xiàng)目結(jié)構(gòu)模型 特征 傳統(tǒng)的驅(qū)動模式1.電動機(jī)代替發(fā)動機(jī)；2.仍然采用內(nèi)燃機(jī)汽車的傳動系統(tǒng)，包括離合器、變速器、傳動軸和驅(qū)動橋等總成；、驅(qū)動橋前置、（F-F），電動機(jī)前置、驅(qū)動橋后置（F-R）等各種驅(qū)動模式；4.結(jié)構(gòu)復(fù)雜，效率低，不能充分發(fā)揮電動機(jī)的性能電動機(jī)驅(qū)動橋組合式驅(qū)動系統(tǒng)、差速器等驅(qū)動總成，形成電動機(jī)驅(qū)動橋組合式驅(qū)動系統(tǒng)；、驅(qū)動橋前置、（F-F），電動機(jī)前置、驅(qū)動橋后置（F-R）、驅(qū)動橋后置（R-R）等驅(qū)