電動汽車汽車動力匹配方案設計

電動汽車汽車動力匹配方案設計眾所周知，當今社會已經成為了“輪子上的社會”，人類越來越依賴于各種各樣的交通工具。其中，汽車無疑是應用最廣泛，人類依賴程度最高的交通方式。據估計，至2010年底，世界將10億輛據有關媒體報道，中國的機動車保有量在2007年就已經突破1.5億輛，而在2009年，我們國家更成為世界第一大汽車市場，產銷量分別為1379.1萬輛和1364.5萬輛。面對如此巨大的汽車保有量，我們不得不面臨隨之而來的資源和環(huán)境壓力。眾所周知，汽車普遍依賴石油資源，而石油資源是不可再生的，一旦石油資源枯竭，世界的車輪將停轉。不僅如此，汽車尾氣和汽車噪聲帶來的巨大污染也越來越受到人們的重視。在一些大城市，交通高峰時期的城市環(huán)境已經令人無法忍受。據報道，墨西哥城由于三面環(huán)山且位于海平面以上740英尺（合2220米），這所城市的煤煙和來自城區(qū)400萬輛汽車的尾氣全部被高空的云彩捕獲，導致每年300天出現過高的臭氧含量水平。不僅如此，由于資源和環(huán)境壓力所產生的燃料價格的上漲也是關乎我們生活的重要方面。從1998年至2008年，我國的汽油價格經歷了40次調整，價格也從.32元/升上漲到了6.20元/升，上漲幅度達到了267%。面對如此嚴峻的形勢，我們不得不尋找一個可以解決的方案。毫無疑問，尋找一種可再生的并且清潔的能源是我們解決這一矛盾的切實方法。就目前的情況來說，新能源汽車的研究主要集中在混合動力汽車、純電動汽車（BEV，包括太陽能汽車）、燃料電池電動汽車（FCEV）、氫發(fā)動機汽車、其他新能源（而相對于其他新能源汽車，只有純電動汽車能夠做到零污染、零排放，低噪聲，無疑是最為理想的新能源汽車。1電動汽車的結構和特點電動汽車一般由車身、底盤、動力系統(tǒng)等組成。其車身和底盤與傳統(tǒng)汽車結構相類似或者甚至是有所簡化。故電動汽車的車身和底盤不是本文討論的重點。而電動汽車的動力系統(tǒng)和傳統(tǒng)汽車有著根本的不同。傳統(tǒng)汽車由內燃機提供動力，動力從內燃機輸出后，送達飛輪和離合器，再進一步傳遞到傳動系，直至驅動車輛前進。而內燃機消耗化石燃料，燃料儲存在油箱之中。但是電動汽車使用電動機提供力，動力輸出到傳動系后，其過程和傳統(tǒng)車輛相一致，甚至還因為電動汽車的相關特性而有所簡化。電動機的能量來自于動力電池。由此可見，電動汽車的構造相對來說比較簡單。電動汽車中的關鍵技術便是對控制流程中的各個節(jié)點和整個系統(tǒng)進行精確有效的控制，目前這一方面，也是電動汽車科研力量的研究重心。2車載電源在目前的電動汽車上，車載動力源一般都是各式各樣的蓄電池，利用周期性的充電來補充電能。動力電池組是電動汽車的關鍵裝備，它儲存的電能、質量和體積對電動汽車的性能起到決定性的影響。目前，電動汽車用電池已經經過了三代的發(fā)展。第一代電動汽車用電池都是鉛酸電池，由于鉛酸電池的比能量和比功率不能滿足電動汽車動力性能的要求，所以就進一步發(fā)展了閥控鉛酸電池、鉛布電池等，使得鉛酸電池的比能量有所提高，仍能夠滿足作為電動汽車的電源使用要求。第二代的高能電池有竦鎘電池、竦氫電池、鈉硫電池、鋰離子電池等。第二代動力電池的比功率和比能量都要比鉛酸電池高出很多，大大提高了電動汽車的動力性和續(xù)駛里程。但是第二代動力電池現在依然是電能化學能電能的化學反應過程中儲存和供給電能，有一些特殊使用條件和一定的局限性，其中有些高能電池還需要復雜的電池管理系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)，各種電池對充電技術還有不同的要求。而且第二代電池在使用一定的次數后會出現老化甚至報廢的情況，幾乎或者完全喪失充放電能力，并且會造成污染。這無疑又增加了電動汽車的使用成本。第三代電池是以燃料電池為主的電池，燃料電池直接將燃料的化學能轉化成電能，能量轉變的效率高，比能量和比功率高。并且燃料電池能量轉化過程可以連續(xù)進行，反應過程能夠有效地控制，是比較理想的燃料電池電動汽車用電池。但是燃料電池的燃料往往有毒有害而且價格昂貴，需要對車輛進行額外的設計，增加了設計和制造成本。除此以外，飛輪儲能器、超級電容也是常見的電動汽車車載動力源。飛輪儲能器是電能機械能電能轉換裝置，可以瞬間輸出很高的功率。而超級電容具備了電能電位能電能轉換的能力，而且其充放電時間比起傳統(tǒng)電池來說有很大的提高。以上種種裝置都有自己的優(yōu)缺點，但是綜合現有技術條件以及相關技術的成本，現代電動汽車普遍使用先進的高能電池作為其動力源。本文討論的對象也是使用高能鋰電池作為動力源的電動汽車。3日前電動汽車常見的傳動系方案有兩種一一差速半軸方案（單電機）和電動輪方案（多電機）。差速半軸方案類似于傳動動力汽車的傳動系布置方法，即動力通過減速增扭后，經由差速器傳遞到左右半軸上。而電動輪方案則是充分發(fā)揮了電動機，這種新型的汽車動力源的特性，利用輪轂電機，使用單電機驅動單獨車輪，由車載計算機和電動機控制模塊控制協(xié)調不同電機不同車輪間的工作運行情況。差速半軸方案的特點是技術成熟簡單，易于實施。而電動輪方案則非常新穎，可以給電動汽車的動力性帶來革命性的變化。而且電動輪方案由于使用了多電機驅動的模式，在這個方案中應用的電機的性能要求顯然要小于差速半軸方案，便于電機的設計和生產。但是電動輪方案的缺點也很明顯，就是控制復雜。由于電動輪方案必然會用到電子差速等復雜技術，在這些技術的研發(fā)上，目前的技術水平很難達到能夠使這些技術得到大規(guī)模低成本的應用。綜合市場和技術因素，我們選擇差速半軸方案作為某型電動汽車的傳動系布置方案。4驅動電動機和驅動系統(tǒng)驅動電機是電動汽車的動力裝置，這是電動汽車和傳統(tǒng)汽車最根本的區(qū)別。現代電動汽車一般使用的是交流電機、永磁電動機或者是開關磁阻電機。由于電動汽車制動時使用再生制動，一般可以回收10%~15%的能量，電動汽車節(jié)能和延長續(xù)駛里程的重要措施之一。再生制動顯然不可能在內燃機汽車上實現。在電動汽車的制動系統(tǒng)中，還保留著常規(guī)制動系統(tǒng)和ABS,以保證車輛在緊急制動時有可靠的制動性能。電動汽車的驅動系統(tǒng)由驅動電機和驅動系統(tǒng)共同組成，隨著電動汽車結構形式的不同，采用了不同的驅動系統(tǒng)。電動汽車的驅動系統(tǒng)有電動輪方案（輪邊驅動系統(tǒng)）和差速半軸方案（集中驅動系統(tǒng)）兩種方案。5車身及底盤電動汽車已經具有各種車型，包括電動轎車、電動客車（微型、小型、中型和大型）、電動貨車（微型、小型、中型和大型）及其他改裝的電動車輛。為適應城市、家庭、學校和服務行業(yè)的需要，電動汽車的車身造型，特別是微型電動轎車，已經有了多種多樣、豐富多彩的造型。電動汽車的車身造型特別重視流線型，使得電動汽車的造型更加具有特色，更加的豐富多彩。也使得電動汽車的車身的空氣阻力系數大大的降低了。電動汽車大多采用復合材料來制造車身結構和車身內飾，有的豪華氣派，有的簡單實用，并且更加輕盈且美觀。由于動力電池組的質量大和動力電池組的占據的空間也很大，為減輕電動汽車的整車質量和體積，采用輕質材料、碳纖維增強樹脂和復合材料等制造車身和底盤部分的總成，并且采用三維擠壓成型工藝，制造出結構復雜、質量小、強度大和裝卸動力電池組方便的車價，補償因的裝備動力電池組而增加的負載。在底盤的布置上還要有足夠的空間存放動力電池組，并且要求線路連接方便，充電方便，檢查方便和裝卸方便。能夠實現動力電池組的整體機械化裝卸。這就要求在電動汽車的底盤的布置上，打破傳統(tǒng)的內燃機汽車底盤布置模式，加大承載空間的跨度和承載結構件的剛度，并且充分考慮防止動力電池組滲出的酸或堿液對底盤結構件的腐蝕侵害。在電動汽車上采用滾動阻力小的子午線輪胎，這種子午線輪胎的滾動阻力系數僅為0.005，使得電動汽車的滾動阻力大大地降低。6電動汽車未來發(fā)展的展望根據我國電動車產業(yè)的發(fā)展現狀來分析，隨著電動車核心技術的突破，我國逐步發(fā)展由電動車代替燃油車，現已開發(fā)出了不同的電動小轎車、電動公交車、電動面包車、電動貨車等，并已逐步投入市場。電動車產業(yè)的發(fā)展，終將會為人類居住凈化環(huán)境做出貢獻。同時，電動車產業(yè)將是一個真正的朝陽產業(yè)，具有廣闊的市場潛力和發(fā)展空間。隨著關鍵技術方面的突破和電動自行車的性能不斷提升，讓電動自行車成為了摩托車和自行車的替代產品，而它的快捷、環(huán)保、方便和廉價，也讓更多的消費者認同，同時也激發(fā)了市場對于電動自行車的訴求。在日益增長的市場需求中，先前