目 录

1 绪 论

1.1 课题目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 研究内容

2 电动汽车动力系统组成及性能

2.1 电动汽车基本结构

2.1.1 电动汽车系统组成

2.1.2 电动汽车动力系统结构形式

2.1.3 电动汽车主要部件

2.2 电动汽车动力系统性能

2.2.1 电动汽车动力性

2.2.2 电动汽车经济性

2.3 本章小结

3 电动汽车关键技术

3.1 电动机技术

3.2 蓄电池技术

3.3 电池管理系统

3.4 本章小结

4 电动汽车动力系统参数匹配

4.1 电动机参数匹配：

4.1.1 电动机参数计算：

4.1.2 电机参数选取：

4.1.3 电机控制器：

4.1.4 冷却水箱设计

4.2 电池系统匹配

4.2.1 电池参数计算

4.2.2 电池参数选取

4.3 传动系参数设计

4.3.1 单级主减速器结构设计

4.3.2 单级主减速器参数计算

4.3.3 单级主减速器锥齿轮强度校核

4.3.4 联轴器设计

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致 谢：

参考文献：

1 绪 论

1.1 课题目的及意义

    本文研究小型电动汽车动力系统的目的是设计出满足市场需求的小型电动货车，提高电动汽车动力系统的工作效率，降低生产成本，提高电动汽车在小型货车市场上的占有率。

随着能源需求量不断增加，环境污染问题日益严重，科学技术日新月异，发展纯电动汽车势在必行^[1]。纯电动汽车是汽车行业以新能源技术为核心的一个重要发展方向，无污染、低能耗、低噪音是其技术重点，广泛的电能来源，为其可持续发展奠定基础。电能将会越来越多的来自于清洁能源，比如取之不尽的太阳能，用之不竭的潮汐能，高效环保的核能等。毫无疑问，纯电动汽车将使人类文明发展进入更高阶段，所以，纯电动汽车的发展对我国应对环境污染，能源短缺问题有着重大意义。

1.2 国内外研究现状

追溯电动汽车发展起源，比内燃机还要早十几年，但是电动汽车对技术要求较高，受技术限制所以电动汽车发展一直落后于内燃机发展。近几年，科学技术发展迅速，同时世界各国对环境污染问题高度重视，所以电动汽车发展也迎来新机遇^[2]。

1.2.1 国外研究现状

    目前世界很多国家与企业都在发展电动汽车，但是研发重点不尽相同^[3]。美国对环保要求严格，所以电动汽车研究时间较早，此外美国对国家能源安全高度重视，电动汽车恰好解决了石油依赖的问题。美国政府逐年增加对电动汽车的研发投入，同时各大汽车厂也加大对电动汽车的研发力度，年销售量超过6万辆的汽车厂需要实现年销售量EV3%、PHEV3%或者EV6%的目标，而且美国有7个州加入零排放计划^[2]。

欧洲关注全球气候变暖，注重温室气体排放问题，对二氧化碳排放有严格要求，对乘用车CO₂排放提出要求，到2020年每辆乘用车平均排放量为95g/km，到2025年减少至70g/km，这一发展目标的提出，大大推动了欧洲电动汽车的发展进程。法国积极推动“发展电动汽车全国计划”计划2020年推广200万辆电动车^[4]。搭载永磁同步电动机的雪铁龙C-Zero最高时速可达130km/h，续驶里程160km,使用锂电池技术，快速充电模式下半小时可以充电80%。奔驰确立“蓝色效能战略、混合动力战略和燃料电池实现零排放”的三阶段战略，奔驰Smart电动汽车最高时速为100km/h，电动机功率为40马力，续驶里程115km,每公里消耗十二千瓦电量，被评为城市交通中最节能最环保车型之一^[5]。

日本为发展电动汽车早在1967年就成立了日本电动汽车工业协会，后来制定了《电动汽车的开发计划》和电动汽车生产和保有量目标^[6]。日本计划到2020年新能源汽车销售比例将占到新车销售总量的一半，到2030年达到四分之三^[7]。到目前为止，日本是电动汽车产业化最先进的国家，部分车企实现电动车量产化，开始建立销售平台。本田公司电动汽车研发主要包括混合动力和燃料电池两个方面，丰田公司则在混合动力电动汽车方面取得很大成功，日产公司生产的Leaf，使用先进的电池技术，最大能够支持120马力的电动机，使用的电动机最大扭矩为280Nm,快充模式下半小时可以将电池组充到80%。

1.2.2 国内研究现状

我国虽然带动汽车发展时间比较短，技术还未成熟，但是目前也在大力发展电动汽车，2001年我国确立电动汽车三纵三横研发布局，承担研发项目的企业有上海汽车、奇瑞公司和天津汽车集团等，参与的高校有北京理工大学和上海交通大学。2008年北京奥运会期间，电动汽车在奥运村大量使用，不仅降低了环境污染，而且在全国起到示范作用，促进电动汽车的发展。2009年国家进一步加大对电动汽车的发展力度，出台了《汽车产业调整振兴规划》、电动汽车“十城千辆”等项目。2010年第十一届北京国际汽车展览会上，各大汽车厂家推出新型电动汽车，东风、一汽、奇瑞等国内各大汽车制厂也制定的电动汽车发展计划。同年，第二十五届电动汽车大会在深圳开幕，此次是有史以来最大规模的电动车国际会议，对我电动车发展起到了推动作用^[8]。2016年第十五届青岛国际车展，上汽大通展出EV80电动车，此款车型是国内首发的纯电动宽体轻型客车，续驶里程为370km，采用高效的大容量磷酸铁锂电池技术，2小时即可充满，比亚迪也带来多款新能源汽车。

    电动汽车虽然有着大好的发展前景，但是也面临着许多发展问题，主要包括续驶里程、生产成本、蓄电池技术和电动汽车配套设施建设四方面。续驶里程是人们关注的一个重要问题，目前市场上存在的大部分纯电动汽车续驶里程在300km以下，而纯电动货车在150km以下，这一性能是在整个动力系统运行良好的情况下才能实现，绝大多数电动汽车在实际使用时续驶里程会有不同程度度的降低，续驶里程根本无法与燃油汽车相提并论，这也是电动汽车占领市场最大的短板。电动汽车技术要求高，有关零部件没有形成生产规模，甚至还需要应用新材料，所以生产成本高。高昂的生产成本大大降低了纯电动汽车的性价比，虽然国家为鼓励发展电动汽车实施补贴政策，但是高生产成本仍然是制约电动汽车批量生产的关键因素。蓄电池技术是纯电动汽车发展的核心技术，也是各国发展纯电动车需要攻克的难关，提高电池比能量、比功率和增加电池循环使用寿命对提升电动汽车整车性能有重大意义。电动汽车配套基础设施建设更是一个庞大长期的系统工程，它决定了电动汽车市场的发展命运，电动汽车实现全国范围内的正常运行需要健全基础设施，标准化的技术要求，规范化的充电站、蓄电池管理站和维修站，此外还需要相应的法律法规规范电动车的使用。

1.3 研究内容

    本文研究对象为小型电动汽车动力系统，主要用于城乡之间的轻型货物运输，主要研究内容为：

    1、通过查阅文献和市场调查了解电动汽车的发展情况，发现存在的问题，了解市场需求，并且设计符合市场需求的电动汽车。

    2、简单阐述电动汽车动力系统组成及性能，通过比较分析提出合理的设计方案。

    3、研究分析电动汽车发展中应用到的关键技术，掌握电动汽车设计中涉及的关键技术和运用方法。

    4、根据整车工作要求，计算出电动机、主减速器的参数，完成电机选型和主减速器校核。

2 电动汽车动力系统组成及性能

2.1 电动汽车基本结构

2.1.1 电动汽车系统组成

电动汽车主要由动力系统、能源系统和辅助系统组成，如图2-1所示。动力系统主要包括驱动电机、控制器和传动系三大部分。控制器是整个动力系统的控制中心，需要接收加速（减速）踏板传来的信号，然后进行处理，将执行指令传递给驱动电机，电动机根据指令输出相应的功率、扭矩，动力通过主减速器、差速器、半轴传递到驱动轮，从而实现驾驶员的驾驶意图。驱动电机是整个电动汽车的核心部件，其有两个左右，启动、加速和正常行驶时，电动机需要根据控制传来的指令将电能转化为机械能提供给驱动轮，下坡或制动时，电动机成为发电机，将驱动轮通过传动系传来的机械能转化为电能储存在蓄电池中。

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