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一种电动汽车驱动传动系统的设计,一种,电动汽车,驱动,传动系统,设计
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毕 业 设 计（论 文）任 务 书 设计（论文）题目：一种电动汽车驱动传动系统的设计 学生姓名：任务书填写要求1毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经学生所在专业的负责人审查、系（院）领导签字后生效。此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生。2任务书内容必须用黑墨水笔工整书写，不得涂改或潦草书写；或者按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，要求正文小4号宋体，1.5倍行距，禁止打印在其它纸上剪贴。3任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及系（院）主管领导审批后方可重新填写。4任务书内有关“学院”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号，不能只写最后2位或1位数字。 5任务书内“主要参考文献”的填写，应按照金陵科技学院本科毕业设计（论文）撰写规范的要求书写。 6有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2002年4月2日”或“2002-04-02”。毕 业 设 计（论 文）任 务 书1本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 通过本课题的研究，能掌握电动汽车驱动传动系统的工作原理，了解电动汽车一般结构和工作特性。能够完成电动汽车驱动系统的电机选型、校核计算、传动系统的设计并完成驱动传动系统的设计并能够开展系统的初步仿真工作。通过课题的设计工作，能够掌握一般工程软件的应用，掌握一般工程问题的解决步骤与研究方法。 2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 本课题的主要工作是研究小型电动汽车动力驱动方案。电机功率30KW，电压选择200-300V。主要工作如下：（1）研究设计驱动系统的传动布局设计；（2）根据实验样车完成驱动系统电机的选型计算，传动系统传动比设计； （3）电池组设计与校核，控制方案的设计与仿真。毕 业 设 计（论 文）任 务 书3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括图表、实物等硬件要求： 1、能够分析研究电动汽车各类驱动系统的特点并完成电机驱动传动结构的设计、校核； 2、完成电动汽车驱动传动系统仿真；相关的设计要求有数据支持。毕业设计论文1万字左右、要求画出相关系统原理图等，外文参考资料译文（附原文）3000字。4主要参考文献： 1 陈清泉，孙逢春，祝嘉光.现代电动汽车技术M.北京：北京理工大学出版社，2001.2 李兴虎.电动汽车概论M.北京：北京理工大学出版社，2005.3 杨沿平等.中国汽车节能思考M 北京：机械工业出版社，20104 工信部 节能与新能源汽车产业发展规划（20122020）5 周伟 某微型纯电动汽车动力系统匹配设计与性能研究D 湖南大学 20136 李晓华 新能源汽车技术发展的挑战、机遇和展望M 北京：机械工业出版社，20117 李哲 纯电动汽车磷酸铁锂电池性能研究D. 清华大学，20118 刘小飞 纯电动轿车动力系统参数匹配及电机控制策略研究 D 吉林大学20119 高山 电动汽车关键技术发展趋势与应用对策研究D 长春：吉林大学 200310 姬芬竹，高峰，周荣 纯电动汽车传动系参数匹配的研究J 汽车科技 2005(6)11 查鸿山，宗志坚，刘忠途，伍庆龙 纯电动汽车动力匹配计算与仿真J 中山大学学报（自然科学版）2010（5）12 张翔, 赵韩, 钱立军等.电动汽车仿真软件 ADVISORJ.汽车研究.2003.04.13 乔国艳 电动汽车电池管理系统的研究与设计D 武汉理工大学 200614 邹积勇 电动汽车控制策略研究D 天津大学 200715 朱正礼，殷承良，张建武 基于遗传算法的纯电动轿车动力总成参数优化J上海交通大学学报 200416 姜辉 电动汽车传动系统的匹配及优化D 哈尔滨工业大学 200617 GB/T 18385-2005电动汽车动力性能试验方法18 GB/T 18386-2005电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法19 徐国凯，赵秀春，苏航编著 电动汽车的驱动与控制M 电子工业出版社201020李征，周荣 电动汽车驱动电机选配方法J 汽车技术 2007毕 业 设 计（论 文）任 务 书5本毕业设计（论文）课题工作进度计划：2015.12.05-2016.01.15确定选题，填写审题表；指导教师下发任务书，学生查阅课题相关参考文献、资料，撰写开题报告。2016.01.16-2016.02.25提交开题报告、外文参考资料及译文、毕业设计（论文）大纲；开始毕业设计(论文)。2016.02.26-2016.04.15具体设计或研究方案实施，提交毕业设计（论文）草稿，填写中期检查表。2016.04.16-2016.05.05完成论文或设计说明书、图纸等材料，提交毕业设计（论文）定稿，指导老师审核。2016.05.06-2016.05.13提交毕业设计纸质文档，学生准备答辩；评阅教师评阅学生毕业设计（论文）。2016.05.13-2016.05.26根据学院统一安排，进行毕业设计（论文）答辩。所在专业审查意见： 通过 负责人： 2016 年 1 月 18 日毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 设计（论文）题目：一种电动汽车驱动传动系统的设计 学生姓名：开题报告填写要求 1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的框架成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。5、开题报告（文献综述）字体请按宋体、小四号书写，行间距1.5倍。 毕 业 设 计（论文） 开 题 报 告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写不少于1000字左右的文献综述： 一、前言纯电动汽车作为新能源技术发展的一条重要的技术路线，具有能源利用效率高、无排放污染、运行噪音小等诸多优点。电能来源的多样化，可以利用多种清洁能源，比如随处可见的太阳能、洁净的氢能源、安全可靠的核能。在不久的未来，纯电动汽车将会给人类社会生活和工业技术带来一场巨大的变革。因此，大力发展纯电动汽车技术,对于我国解决能源危机、环境恶化等发展瓶颈具有战略性作用，也对我国从汽车消费大国转变为汽车产业强国具有重要意义。二、课题研究领域的现状、动态及发展方向人类对能源的利用过程就是人是自然、征服自然的过程，也承载了社会文明的发展历程。能源短缺、资源掠夺以及过度使用能源造成的环境污染等问题日益威胁着人类的生存和发展。随着石油能源的日益减少，国际电动汽车产业加快了发展，美国、日本、德国等纷纷在战略层面上推动电动汽车的发展。美国重点发展插电式混合电力汽车，制定了2015年插电式混合动力汽车以及纯电动汽车保有量达到1000万辆的目标。在产业发展政策上，奥巴马政府拨款24亿美元，用于补贴新型电动汽车及其电池和其他零部件的开发，其中电池项目获得的资助金额达到15亿美元，大部分资金投向锂离子电池制造。在示范运营和基础设施建设方面，美国在33个重点城市示范运行电动汽车，政府投入4亿美元支持充电站的基础设施建设，并对社会投资税收抵扣增加30%，到2018年结合智能电网的发展初步形成良好的电动汽车配套基础设施。日本试图继续保持其在电动汽车方面的领先地位。受到自然资源特别是油气资源匮乏的制约，日本政府一直高度重视新能源汽车的发展，目前在电动汽车领域处于领先地位。以鼓励创新的“领跑者”政策作为推动新一代汽车技术进步的主要手段。经济产业省是电动汽车研发和产业化的推动部门，在坚持整车技术路线相对中性的原则下，优先发展车用动力电池技术，提出到2020年日本市场电动汽车和混合动力汽车等“新一代汽车”销售比例达到50%，总保有量达到1350万辆，2030年这一比例达到70%。德国着眼于长期，发展电动车的战略定位更高。德国电动汽车发展起步较晚，被动应对全球化电动汽车热潮，将发展电动汽车作为实施国家经济、交通、科技、环保战略的重中之重，提出到2020年德国上路的电动及混合动力汽车达100万辆，到2030年至少达到600万辆，到2050年电动交通网络覆盖全德城市区域。在电动汽车产业发展政策上。在消费者支持方面，2011-2020年购买的纯电动汽车免交车辆税，2012-2014年购买电动汽车享受3000-5000欧元/辆的环保补贴或税收优惠。早在上世纪八十年代，我国就已经开始了电动汽车的初步研究，但是由于各方面原因并没有得到好的发展。“九五”计划将发展电动汽车列为国家重大科技产业工程。2006年，国家“836”计划论证通过了发展节能和新能源汽车发展项目。2009年，我国启动了新能源汽车“十城千辆”推广计划。2008年北京奥运会以及2010年上海世博会期间上，大量新能源汽车参加了各项服务工作。国家工信部出台的，明确规定纯电动汽车作为我国新能源汽车发展与产业转型战略方向，力争到2015年纯电动和插电式混合动力汽车的产销达到50万辆。2014年新能源汽车生产78499辆，销售74763辆，比上年分别增长3.5倍和3.2倍。其中纯电动汽车产销分别完成4.8605万辆和4.5048万辆，比上年分别增长 2.4倍和2.1倍；插电式混合动力汽车产销分别完成2.9894万辆和2.9715万辆，比上年分别增长8.1倍和8.8倍。三、结语课题以某一电动汽车参数作为依据，进行微型纯电动汽车的驱动电机、动力电池等动力系统关键零部件的参数选型和匹配优化设计，课题利用先进计算机仿真技术进行分析优化设计，并通过指导老师的验证，从而得出设计方案。参考文献:1 杨世春电动汽车设计基础M.第1版.北京:国防工业出版社，20132 陈清泉，孙逢春，祝嘉光现代电动汽车技术 M.北京：机械工业出版社，20083 徐国凯，赵秀春，苏杭。电动汽车的驱动与控制 M.北京:电子工业出版社,2010 4 国务院发展研究中心产业经济研究部2009中国汽车产业发展报告 J.北京:社会科学文献出版社,20095 陈全世，仇斌，谢起成.燃料电池电动车 M.北京: 清华大学出版社,20056 章桐，贾永轩.电动汽车技术革命.北京:机械工业出版社,20107 工信部 节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020）8 杨沿平等.中国汽车节能思考M.北京：机械工业出版社, 20109 BP世界能源统计报告2011（中文版）10姬芬竹，高峰，周荣.纯电动汽车传动系参数匹配的研究J.汽车科技, 2005（6）11邹国棠，程明.电动汽车的新型驱动技术M.机械工业出版社, 200112陈清泉.混合电动车辆基础M.北京：北京理工大学出版社, 200113 李晓华.新能源汽车技术发展的挑战、机遇和展望M,北京：机械工业出版社, 201014高山.电动汽车关键技术发展趋势与应用对策研究D.长春：吉林大学 200315林程，王砚生，孟祥峰. 奥运纯电动大客车技术与应用M.北京，北京理工大学出版社,200816王岩，陈宜俍.环境科学概论M.北京：化学工业出版社，2003.17李兴虎.电动汽车概论M.北京：北京理工大学出版社，2005. 毕 业 设 计（论文） 开 题 报 告 2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 一、研究问题 以某微型纯电动汽车基本参数为依据对其驱动传动系统进行设计，并进行动力系统参数正交优化，优化结果仿真分析。最后，得到一种高效、轻便的纯电动汽车驱动传动系统。二、研究方法 （1）了解纯电动汽车驱动传动系统的组成部分和结构形式。 （2）熟悉AutoCAD、AVL cruise等软件。 （3）查阅相关期刊、论文了解新的设计、分析方法。 （4）在掌握充分资料的基础上制定毕业设计实施计划。 （5）遇到问题及时与指导老师交流、请教。毕 业 设 计（论文） 开 题 报 告 指导教师意见：1对“文献综述”的评语： 文献综述紧扣课题内容，查阅相关资料，进行了归纳总结，符合要求。 2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：本课题的深度和广度符合要求，工作量适中。 3.是否同意开题： 同意 不同意 指导教师： 2016 年 03 月 07 日所在专业审查意见：同意 负责人： 2016 年 04 月 07 日毕 业 设 计（论 文）大 纲 设计(论文)题目： 一种电动汽车驱动传动系统的设计 学生姓名：专业：所在学院：指导教师：职称：大纲摘要目录第一章 绪论 1.1 前言 1.2 纯电动汽车动力系统的研究现状 1.3 本文的主要研究内容第二章 纯电动汽车的组成及性能 2.1 纯电动汽车基础 2.1.1 纯电动汽车系统组成 2.1.2 电动汽车的结构形式 2.1.3 电动汽车主要部件 2.2 纯电动汽车动力系统的性能 2.2.1纯动力汽车的动力性 2.2.2纯动力汽车的经济性2.3 动力系统参数设计理论 2.3.1传动系参数设计 2.3.2驱动电机参数设计 2.3.3动力电池参数设计2.4 整车性能优化理论2.5 本章小结第三章 整车动力系统设计选型与仿真 3.1 电机系统设计 3.1.1电机系统参数设计 3.1.2电机系统参数选取 3.2 电池系统设计 3.3 传动系统设计 3.4 电动汽车仿真与结果分析 3.4.1 动力性能仿真 3.4.2 经济性能仿真。 3.5 本章小结第四章 总结与展望 4.1 总结 4.2 展望 参考文献致谢 毕 业 设 计（论 文） 设计(论文)题目： 一种电动汽车驱动传动系统的设计 学生姓名：二级学院： 班级：提交日期： 目录目 录摘要IAbstractII第一章 绪论11.1前言11.2国内外传统汽车发展与能源消耗状况11.3国内外新能源汽车发展现状与趋势21.3.1国外新能源汽车的发展21.3.2国内新能源汽车的发展31.4本文的主要研究内容和研究方法41.5本章小结4第二章 纯电动汽车动力系统组成及性能52.1纯电动汽车基础52.1.1纯电动汽车系统组成52.1.2纯电动汽车驱动系统布置形式62.1.3电动汽车的主要部件72.2 纯电动汽车动力系统的性能92.2.1电动汽车的动力性92.2.2纯电动汽车的经济性102.3 动力系统参数设计理论112.3.1传动系参数设计112.3.2驱动电机参数设计122.3.3动力电池参数设计122.4本章小结13第三章 整车动力系统设计选型143.1电机系统设计143.1.1电机参数的设计143.1.2电动机参数的选择163.2电池系统参数的设计173.2.1电池的基本参数173.3传动系统设计193.4 驱动差速器的设计203.4.1差速器的定义203.4.3 差速器齿轮基本参数的确定203.4.4 差速器齿轮的参数223.5 本章小结23四、驱动差速器主要零件建模244.1 主减速器主从动齿轮建模244.2 半轴齿轮建模264.3 半轴建模304.4 支架建模314.5 装配图34五、结论35参考文献36致 谢38 摘要一种纯电动汽车驱动传动系统的设计摘要纯电动汽车以电机为驱动装置，电池作为储能单元，能够高效地解决传统汽车带来的环境污染、能源紧缺等众多问题，是现代汽车的发展方向。本课题基于国内某汽车公司微型纯电动汽车研发项目，对纯电动汽车动力系统进行选型和设计，并对研发过程中遇到的理论和工程问题进行研究。本文首先介绍了电动汽车的研究现状、电动汽车的组成和结构形式，阐述了包括电机、电池的在内主要零部件类型，重点分析了驱动电机的特性、动力性、经济性等性能和计算方法，介绍了电动汽车的典型工况和性能指标。然后对电动汽车动力驱动系统进行参数设计和选型。最后，对电动汽车驱动差速器进行结构设计，并用三维软件creo2.0进行建模关键词：电动汽车，驱动系统，结构设计，研究I AbstractDesign of an electric vehicle drive transmission systemAbstractElectric vehicle with motor as the driving device, the battery as the energy storage unit, can effectively solve the problem of environmental pollution, energy shortage, and so on, is the development direction of modern automobile. Electric vehicle is an important direction of the development of automobile industry currently. Based on the research and development project of a certain automobile company in China, this paper carries out the selection and design of the electric vehicle power system. Meanwhile, this paper includes many theoretical and engineering problems in-depth study. Those problems were encountered in the process of electric vehicle research and development.At first, this paper introduces the development background and research situation of the electric vehicle, the components and structure of electric vehicle. The paper analyses the main components of electric vehicle,such as the performance and calculation methods of the driving motors characteristics, power and economy.The typical operating conditions and performance indexes of electric vehicle are introduced. And this paper consists of the design and selection of pivotal system parameters of the electric vehicle dynamic system. Finally, the structural design of the electric vehicle driving mechanism is carried out, and the three-dimensional software creo2.0 is used for modeling. Key words: Electric vehicle，Driving system，Structure design，ResearchII 绪论第一章 绪论1.1前言汽车的发明极大地推动了人类文明的前进。随着汽车工业的极速发展，解决能源危机和环境问题刻不容缓。传统汽车工业转型成为必然。现代新能源汽车技术为传统汽车工业带来了希望。现代新能源汽车技术提高了能源效率和优化了能源结构。这是电动汽车等一系列新能源汽车诞生了。 纯电动汽车对能源的利用率较高，对大气的污染很小，还能减少对人类的生活噪音。而且，电能来源广泛，可以使用更多清洁能源来发电，比如太阳能，核能，风能，潮汐能。大胆地预测，电动汽车将给人类的生活带来一场巨大的变革。大力促进纯电动汽车的发展对解决我国能源危机和环境污染等问题有着巨大的帮助，也对我国转变为汽车强国具有重大意义。1.2国内外传统汽车发展与能源消耗状况人类经历过一个认识自然，发掘自然和征服自然的过程，其中就包含了利用自然能源的发展历程。人类的生活越来越先进，但是能源资源一步步的减少，但环境问题却日益严重，威胁着人们的正常生活。2015年6月BP世界能源统计年鉴在英国伦敦发布，年鉴中显示，2014年全球一次能源消费增速为0.9%,与2013年的2%和过去十年平均增速2.1%相比，明显下降。除了核能外，各种能源增长速度均下跌。核能是唯一一种增长速度超过过去十年平均水平的能源，在亚太区、欧洲和中南美洲，增长速度大大低于过去十年平均水平。但是石油仍然是全球最重要的能源，占全球能源消耗的33%左右。但是占比在逐年递减。美国是一个石油需求量很大、每年的进出口量很大的能源消费大国，2015年美国石油日产量将增长60万桶，达到930万桶，2016年将增长20万桶，达到950万桶。美国也是汽车生产和消费大国，2014年美国汽车保有量为2.6亿辆，占全球各国汽车保有量之首，并远远超过第二名。汽车所消耗的石油占70%。37 绪论欧盟是第二大能源消费者，能源消费一半以上依赖于能源进口。欧盟汽车工业十分先进，汽车保有量超过3.2亿辆。巨大的能源消耗使得欧盟各成员国越发注重车辆的能耗。日本能源匮乏，国内产量占总需求的0.2%左右，其他的全部依托于进口。所以，日本各大汽车企业十分重视汽车的节能环保，在新能源汽车的技术研发方面领先于各国。中国在2014年能源结构持续改进，但煤炭仍是中国能源消费的主导，高达总能源消耗的66%，为历史最低。2014年底，中国煤炭已经探明的储量为114000百万吨，占世界煤炭总探明量的13%左右。中国的能源结构属于典型的煤多、油少、气缺。石油作为我国第二大能源消耗，占总能源消耗的17.5%。2014年石油产量（包括原油、致密油、天然气液等）为2.1亿吨，基本达到了高位区间。但同年是有的消耗量达到了5.2亿吨，原油进口3.1亿吨，石油产品进口6.37亿吨，石油对进口的依存度达到59.4%。我国也是汽车保有量大国，仅次于美国，但保有量两者相差近一倍。按照这样的汽车保有量的增长速度，预计到2020年，我国汽车燃油消费（包括汽油和柴油）达到400万吨，到2030年将达到650万吨，进口依存度也将分别达到70%和80%。远远超出美国对石油进口依存度65%的峰值，这对我国能源安全有极大的危害。如何改善这一个能源供求结构性问题？这迫使我们寻找新能源来代替石油和煤炭资源。作为能源大行业汽车行业来说，应发展新技术和新能源汽车，来达到节能减排的效果，从而缓解我国能源危机。1.3国内外新能源汽车发展现状与趋势 1.3.1国外新能源汽车的发展 目前，世界各国的发展方向是用“零排放”的电动动力和排放污染低的替代能源代替石油能源。而这些方法真正应用到汽车上就主要体现在电动汽车方面。 日本由于自然资源匮乏，早在2006年就制订了“2030年的能源战略”，一直致力于新能源汽车技术的开发与应用。近些年，日本在混合动力汽车领域呈现一片繁荣发展的景象。据统计，到2015年3月底日本丰田公司的普锐斯混合动力汽车销量突破了750万辆，销售到全球约90个国家。与同级别汽油机相比，丰田的混合动力汽车在提升30%动力性能的同时，将油耗降低了40%。而且因为它不需要更换电池、不需要外部充电、不需要特殊的维护保养等特性，被公认为是目前最为成熟的节能汽车。又因为消费者众多，并不断提供反馈意见，并改进发展，能够实现在其他新能源汽车上的共通应用，兼顾当下着眼于未来。 早期的美国汽车消费市场，电动汽车与内燃机车、蒸汽机车三分天下，但后来由于技术原因，电动汽车发展停滞不前。现在，美国汽车市场已被日本、欧洲甚至韩国车系占据，为了重新掌握汽车市场，美国在新能源汽车领域开始奋起直追。美国能源部设立了20亿美元的资助来促进电动汽车关键技术的发展。在示范运营与基础设施建设方面，美国在33个重点城市运行电动汽车，政府投入4亿美元加强对充电站等设施的建设并降低对社会投资的税收，到2018年初步形成完善的电动汽车基础设施。 欧洲各国着眼于长期发展，把发展电动汽车提高到更高的战略定位。德国、经济部、环保部、交通部以及教育研发部等多个部门共同负责并实施电动汽车发展计划，提出到2030年德国上路的混合动力汽车至少达到600万辆，到2050年电动交通网络全覆盖。结合政策，宝马公司推出了i3纯电动和i8混合动力跑车，大众推出GOLF电动版以及奥迪R8e-tron，雷诺公司的ZOE电动汽车。 1.3.2国内新能源汽车的发展 据工信部网站数据显示，2015年7月，我国生产新能源汽车2.04万辆，其中，纯电动乘用车5689辆，纯电动商用车6395辆，插电式混合动力商用车1650辆。 在2013年下半年，国内传统车企仅有比亚迪、上汽、奇瑞、力帆和江淮等几家车企生产新能源汽车。然而投向市场的车型就更少了，不足10款。不过随着人们对环境的重视和传统车市场的走低，国内车企加大了对新能源汽车的重视。北汽董事长徐和谊在接受采访时称：“2015年中国将新能源汽车第一市场，取代美国销量第一的位置。”除北汽外，上汽也发布了自己的双蕊计划“蓝蕊”（针对传统汽车）和“绿蕊”（针对新能源汽车），将能源汽车的发展放到与传统汽车同等重要的位置。随后，江淮、比亚迪、力帆、长城等多家整车企业宣布定增以发力新能源汽车。1.4本文的主要研究内容和研究方法通过本课题的研究，能掌握电动汽车驱动传动系统的工作原理，了解电动汽车一般结构和工作特性。能够完成电动汽车驱动系统的电机选型、校核计算、传动系统的设计并完成驱动传动系统的设计并能够开展系统的初步仿真工作。通过课题的设计工作，能够掌握一般工程软件的应用，掌握一般工程问题的解决步骤与研究方法。本课题的主要工作是研究小型电动汽车动力驱动方案。电机功率30KW，电压选择200-300V。主要工作如下：（1）研究设计驱动系统的传动布局设计；（2）根据实验样车完成驱动系统电机的选型计算，传动系统传动比设计； （3）电池组设计与校核，控制方案的设计。1.5本章小结本章先介绍了国内外传统汽车和能耗状况，再介绍了新能源汽车的发展和对未来的展望，最后介绍了本文研究的课题和研究 纯电动汽车动力系统组成及性能第二章 纯电动汽车动力系统组成及性能2.1纯电动汽车基础2.1.1纯电动汽车系统组成 纯电动汽车是以电池为储能单元，以电动机为驱动系统的车辆。纯电动汽车具有结构相对来说简单、生产工艺较为成熟的特点。电动汽车主要由能量存储系统、电力驱动系统和辅助系统等部分组成。 汽车运行过程中，由蓄电池输出电流通过电子控制器驱动电机工作，电机输出的转矩通过传动系统带动车轮转动。电动汽车续驶里程和蓄电池容量相关，蓄电池容量受到很多因素的制约。要提高一次充电续驶里程，必须尽可能地节省蓄电池的能量。1电力驱动系统 电力驱动系统主要由电子控制器、电动机、功率转换器、机械传动装置和车轮等组成。它的功能是把蓄电池中的电能高效率的转化成汽车的动能，并且在汽车制动时将汽车的动能转化为电能存储到电池中。 2.电源系统电源系统主要由电源、能量管理控制系统和充电机等组成。它主要有三个功用一是向电动机输送驱动电能、二是监测管理电源的使用情况、三是控制充电机给蓄电池充电。纯电动汽车的常用电池有铅酸、镍镉、镍氢、锂离子、燃料、飞轮电池等。纯电动汽车与混合动力电动汽车的能量管理方式不同，纯电动汽车主要由电池管理系统管理。它以单体电池组成的电池组为管理对象，并进行实时监控、巡检、充放电、温度监测等。3辅助系统 辅助系统主要包括动力转向系统、辅助动力源、空调器系统、车内照明系统、导航系统、车内影像系统等。2.1.2纯电动汽车驱动系统布置形式电动汽车的结构布置方式多种多样，广泛地说可以分为两大类，一是中央电机驱动，二是电动轮驱动。中央电机驱动方式是把传统汽车的驱动系统中的内燃机换成电动机，技术较为成熟，但效率低、质量大。轮毂驱动方式直接用电机驱动车轮，减少了机械传动过程中的能量损耗，但成本较高。 (a) (b) (c) (d) (e) (f)（1）a图与传统内燃机驱动系统布置形式相同，区别是将发动机置换成电动机。（2）b图把离合器和变速器换成了固定速比减速器，传动装置变小变轻。（3）c图普遍应用于小型电动车，把固定速比减速器、电机和差速器连接在一起，通过半轴与驱动轮相连。（4）d图需要两个电机，二者分别驱动各自一方的车轮，通过电子差速器控制车辆转弯。（5）e图把两个电动机和固定速比减速器直接连接到各自的车轮，简化了转动系统，提高了效率，但控制电路越来越繁杂。（6）f图直接把两个电动机连接到车轮，通过控制电动机的转速来控制车速，这就对电动机的可靠性、转速范围、转矩特性等提出了更高的要求。2.1.3电动汽车的主要部件1.驱动电机由于人们对电动汽车多方面性能的要求，从而对电动汽车的驱动电机有了以下严格要求。1. 较宽的调速范围2. 较高的转速3. 足够大的启动转矩4. 体积小、质量轻5. 效率高、损耗低6. 具有动态制动强和能量回馈的性能图2-1、驱动电机的分类电动机属于电动汽车的重要部件。因为蓄电池组提供的是直流电，所以在电动汽车发展的早期直流电机被广泛应用到电动汽车上。但是由于传统直流电机的一些弊端，比如转子体积和惯性较大、效率低、经常需要保养。所以直流电机被交流感应电机、永磁无刷电机和开关磁阻电机取代。电动汽车驱动电机性能比较表2-2电机类型 直流电动机 交流感应电动机 永磁无刷电动机 开关磁阻电动机 转矩特性 一般 好 好 好 转速范围 小 一般 大 最大 电动机功率密度 差 一般 好 一般 效率 差 一般 高 一般 可靠性 差 好 一般 好 尺寸 大 一般 小 小 质量 重 一般 轻 轻 成本 高 高 低 较高 结构坚固性 差 较好 中 好 驱动控制成本 低 高 高 中 综合性能 差 一般 最好 好 永磁无刷电机由于它的“三高”（高功率密度、高效率、高转速）在电动汽车领域备受瞩目。2、动力电池由于动力电池在电化学能量转换过程效率高，功率输出大等特性，使得动力电池这种能量储存和输出装置被广泛应用到汽车行业。 电动汽车对电池提出如下要求：1. 比能量 比能量是确保电动汽车达到基本行驶里程的重要性能，2小时放电率时电池的比能量至少不能低于44w.h/kg。2. 充电时间短 电池的正常充满时间应低于6小时，快速充电要求为20分钟左右充电达到电池额定容量的一半。3. 连续放电率高、自放电率低 动力电池应能连续放出额定容量70%的电。自放电率要低，这样电池才能长期储存电。4. 寿命长、制造成本低、免维修 动力电池必须能连续循环使用一千次以上，在使用期间，不需要维修与护理。表2-3 电池性能比较电池类型 比能量(kw h/kg) 比功率（W/Kg） 能量密度（KW h/L） 功率密度（W/L） 循环寿命/次 铅酸蓄电池 350 130 90 500 400600 镍镉蓄电池 55 170 94 278 500以上 镍氢蓄电池 80 225 143 470 1000以上 锂离子蓄电池 100 200 215 778 1200 燃料电池 500 60 / / / 飞轮电池 14 800 / / 25年 另外，还有电池管理系统、整车控制器等都属于电动汽车的主要部件。2.2 纯电动汽车动力系统的性能2.2.1电动汽车的动力性电动汽车的动力学性能一般由最高车速、爬坡能力和加速性能来评定。下面我们说明一下这三个指标受哪些因素的影响。 1.最高车速电动汽车最高车速是指在平坦路面上，电动机全功率情况下，车辆所能到达的恒定巡航车速。当牵引力与阻力平衡时，电动汽车达到最大车速。由课本可知， 由 ,求得 (代表电动机最大转速，代表最小传动比) 2.爬坡能力纯电动汽车的爬坡能力通常是指车辆以恒定速度行驶能达到的最大坡度。当汽车以恒定速度在坡度路面上行驶时，牵引力与阻力的之间的平衡可表达为： 因此: (d为运行系数)由课本可知：爬坡能力的表达式为 3.加速性能纯电动汽车的加速性能在水平路面上汽车从速度为零加速到某个确定速度所需的加速时间。有课本可得表达式： 其中，为转动惯量系数，可记为 公式中，代表车辆的总角转动惯量，代表动力装置旋转组件总角转动惯量。2.2.2纯电动汽车的经济性纯电动汽车的经济性是指汽车在满电状态下，以一定的速度所能行驶的最大距离。评定电动汽车经济性的好坏有三个性能指标：能量消耗率、比能量消耗率、能量经济性。1. 能量消耗率是指电动汽车经过实验后动力电池充电到原有容量所需的电能与实验所行驶的里程的比值。其值越小越好。2.比能量消耗率是指能量消耗率与电动汽车质量的比值。其值也是越小越好。3.能量经济性是指以预定行驶方式行驶一定里程与动力电池充电到原有容量所需电量的比值。其值越大越好。不同电动汽车不同行驶状态下能量消耗率与续使里程有着很大差异，没有同意的公式，一般通过滑行实验获取。2.3 动力系统参数设计理论 2.3.1传动系参数设计电动汽车的传动比主要由变速器传动比和主减速器传动比组成，当电动汽车达到最高车速时，汽车档位处于最小传动比档位。当爬坡时，汽车档位处于最大传动比档位。所以电动汽车可以选用两档变速器来满足其要求。当电动机输出功率一定时，电动汽车的传动比就必须同时满足于汽车的最高车速、最大爬坡能力和加速时间三个要求。（1）电动汽车最大传动速比 有课本可知该参数由电机的最大转速值和汽车的最高车速值确定。公式中的为变速器传动比，为主减速器传动比，为汽车电动机的最高转速，为汽车的最高车速，为汽车车轮的有效半径。（2）电动汽车最小传动比 取下面两种算法的最大值1.由电机在最高转速运转时的最大转矩与汽车最高车速时的行驶阻力确定的最小传动比：公式中代表最高行驶车速时的行驶阻力，代表有效车轮半径， 代表传动效率，代表最高转速时的最大转矩2.由电机的最大输出扭矩与最大爬坡度时的行驶阻力确定最小传动比：公式中，为最大爬坡度时的行驶阻力， 为最大输出扭矩2.3.2驱动电机参数设计驱动电机功率由两个指标，一个是额定功率，一个是最高功率。在对电机进行设计的时候，应考虑到汽车的最高行驶速度 、汽车的加速性能、汽车的过载能力（电机能够承受较大过载电流和瞬时转矩的能力）。电机设计过程中，以先保证电动汽车的最高车速来初步选择电机功率。根据课本可知，选择的电动机必须大于等于在不同工况下行驶时所有阻力所消耗的功率之和。1.在平坦路面汽车以最高车速行驶时消耗的电动汽车功率表达式：2.在坡度路面以特定车速行驶时所消耗的电动汽车功率表达式： 3.在水平路面上的加速功率表达式: 综合上面表达式，选取的驱动电机的额定功率应大于等于三个当中的最大值。最高功率为： ( 为过载系数)2.3.3动力电池参数设计为了满足电动汽车对续驶里程和动力性能的要求，动力电池的设计应考虑电动汽车的最大输出功率。对动力电池参数的设计主要是计算所需电池组数目。1.动力电池的能量应大于等于电动汽车的最大能量消耗。此时所需的电池组数目为：公式中，代表单个电池组所含有的电池个数，电机的工作效率，代表单个电池的最大输出功率。2.电动汽车的最大续驶里程影响电池组数目：公式中， 代表每公里消耗的能量，代表最大续驶里程，代表单个电池的容量，代表单个电池的电压。综上表达式，电池组数目应为 中的较大者。2.4本章小结在本章先介绍了中电动汽车的结构和组成，再详细的介绍了电动汽车主要零部件驱动电机和动力电池，然后介绍了电动汽车的动力性和经济性，最后对传动比、驱动电机、动力电池参数进行了设计。 整车动力系统设计选型第三章 整车动力系统设计选型3.1电机系统设计 3.1.1电机参数的设计1. 先确定电动汽车的基本参数和部分性能的期望值，包括最高车速和最大爬坡度。要确定电机的功率必须考虑在满载状态下电动汽车以最高车速行驶所需的功率和最大爬坡能力下的功率。电动汽车电机的功率必须大于两种极限工况下所需功率的较大者。下面列车整车参数。表 3.1.1 整车基本参数 项目名称 整车参数 单位 轴距 2550 mm 轮距 1295 mm 整备/满载质量 1200/1650 Kg 迎风面积 2.643 m2 风阻系数 0.46 车轮转动惯量 0.35 Kg*m2 车轮滚动半径 292 mm 滚组系数 0.02 传动系统机械效率 0.85 空载/半载/满载质心高度 660/704/746 mm 空载/半载/满载质心至前轴的距离 1300/1410/1505 mm 2.电动汽车期望车速行驶消耗的功率在平坦路面汽车以最高车速行驶时消耗的电动汽车功率表达式：其中， 当常用车速时 当时 3.电动汽车爬坡所需功率在坡度路面以特定车速行驶时所消耗的电动汽车功率表达式：当 时(为坡度)当时当 时额定功率应满足常用车速所需的功率28.4kw,所以选取额定功率为30kw的电动机。电动汽车电机的功率必须大于两种极限工况下所需功率的最大值。所以电动机功率必须大于43kw。给予一定的后备功率，所以选取最大功率为50kw的电动机。4.电动机的转速和扭矩当爬坡度最大时，电动机能够输出的最大扭矩为：给予一定余量，电机最高扭矩选取为根据电机最高扭矩和电机功率，求得额定转速为：所以电动机的额定转矩为：取当车速达到最大时，电动机的最高转速为: 给予一定余量，所以选取最高转速为的电动机。3.1.2电动机参数的选择根据本章前面的计算，在结合实际情况得出以下电机的基本技术参数。见表3.1.2 表 3.1.2 电机的基本技术参数项目名称 技术参数 单位 电机种类 永磁无刷电机 额定功率/峰值功率 30/50 Kw 额定扭矩/最大扭矩 90/160 Nm 工作电压范围 200300 V 额定转速/最高转速 3184/7600 r/min 3.1.3电动机控制器参数的选取根据电机的基本技术参数选取以下控制器参数见表3.1.3。 表3.1.3 电动机控制器参数 项目 参数数值 输入电压范围 200300V 工作电压 220V 最高效率 95%以上 水泵进水口水温 小于75 3.2电池系统参数的设计 3.2.1电池的基本参数想要确定电池的基本参数前，必须先确定电池的类型，第二章我们介绍了很多种电池的类型以及各个电池的性能，所以综合考虑，我们选取锂电池 。电池的基本参数受很多方面因素的影响，比如系统所需的电压等级、功率以及充放电时的电流的大小。而且电池还受续驶里程的影响。根据电动汽车的续驶里程我们可以确定电池的容量。根据一些电动汽车的经验，我们选取电压等级在到之间,综合考虑，我们确定为。所以电池的单体数目为：（为单个锂电池的电压)给一定余量，取为 按照设计要求，电动汽车以在平坦路面上匀速行驶，续驶里程为。锂电池能量为: （为车速时的电动汽车运行功率为电动机控制器工作效率） 电池容量的计算方法： (为电池组的实际能量，为电池组工作电压均值，电池放电系数。一般取0.8)给一定余量，取为综上，选取总数目为块，分为三大块，单体电压的锂电池，电池总容量为，总能量为。3.2.2电池技术参数的选择考虑到动力电池的成本和性能以及配套产品市场状况，我们选取下面电池的技术参数。表3.2.2动力电池技术参数参数名称 参数要求 电池类型 锂电池 单个电池电压 3.2V 电池容量 150Ah 单个电池包电池数量 23 电池组额定电压 220 电池总数 69 冷却方式 水冷 最大循环使用次数 1600 电池包连接方式 串联 最大充电恒定电流150A3.3传动系统设计 电动汽车的变速机构有单速与多速两种，前者用固定速比齿轮，后者用多级变速齿轮。多级变速机构在高档位可以增速，在低档位增加扭矩的作用，进而保证了电动汽车的动力性，但是由于这一系列优点使其结构较为复杂。固定速比变速机构结构较为简单，适用于我们这款电动汽车，具体方法是沿用原车的某一档位，取消其他变速机构。(1）电动汽车最大传动速比 有课本可知该参数由电机的最大转速值和汽车的最高车速值确定。其中，（2）电动汽车最小传动比 取下面两种算法的最大值1.由电机在最高转速运转时的最大转矩与汽车最高车速时的行驶阻力确定的最小传动比：其中,根据转矩特性 2.由电机的最大输出扭矩与最大爬坡度时的行驶阻力确定最小传动比：其中，保留原车主减速器和二档减速齿轮，可得总减速比为：3.4 驱动差速器的设计3.4.1差速器的定义汽车差速器由行星齿轮、半轴齿轮和支架等部件构成。差速器的功用主要表现在这两方面：（1）控制两边车轮的转速差；（2）减轻转弯时的机械干涩。目前,相对于其他差速器来说,对称式锥齿轮差速器得到汽车行业的青睐。差速器壳分为剖分式与整体式。本章这次设计的差速器是对称式锥齿轮差速器，查看汽车工程手册得知，其包含两个行星齿轮。3.4.3 差速器齿轮基本参数的确定（1）行星齿轮的球面半径行星齿轮的基本参数包括行星齿轮球面半径，也作为行星齿轮的安装尺寸，同时我们还可以算出节锥距的大小。球面半径为：指行星齿轮球面半径系数，一般。指差速器的计算转矩，取为计算得Rb= 24.20mm,查资料得球面半径取25mm（2）节锥距 （3）行星齿轮与半轴齿轮的齿数通常情况下齿数应该尽可能小一点，模数稍微大一些，但是齿数最低不能少于10。半轴齿轮的齿数大约在1425之间；半轴与行星齿数比的大约为1.52.0之间；由于我们设计的是对称式锥齿轮差速器，所以左右半轴齿数是相同，根据要求初定行星齿轮的齿数z是10，半轴齿轮的齿数z是18。（4）齿轮节锥角行星齿轮节锥角 半轴齿轮节锥角（5）大端模数及分度圆直径的计算大端模数 模数取值应稍大一些，所以模数取为4mm分度圆直径 计算公式为 行星齿轮分度圆直径半轴齿轮分度圆直径（6）行星齿轮的安装孔直径及支承长度： 支承长度 =式中：指差速器壳传递的转矩，取160 N.m指行星齿轮数，取2指行星齿轮支撑面中点到锥顶的距离指支撑面允许挤压应力，取为。3.4.4 差速器齿轮的参数表4.4.4 汽车差速器行星与半轴齿轮的参数项目 计算公式 计算结果 行星齿轮齿数 齿数必须大于10，同时尽量取最小值 半轴齿轮齿数 模数 分锥角 ， 压力角 齿面宽 工作齿高 齿顶高 齿根高 ， 锥距 齿根角 顶锥角 根锥角 全齿高 3.5 本章小结本章对电动汽车驱动系统进行设计，首先计算电机 电池和传动比等基本参数，然后了解了永磁电机的结构与工作原理，最后进行了差速器设计，重点对差速器齿轮的基本参数和差速器齿轮的几何尺寸进行计算设计。有了这些尺寸，我们将可以在下一章利用三维软件进行三维画图。 驱动差速器主要零件建模四、驱动差速器主要零件建模2013年3月，PTC公司将宣布creo2.0上市，正式版的creo2.0提供模块化概念设计功能，可以帮助大家提高设计效率。Creo2.0自由式曲面设计特征强大而实用，现广泛使用在汽车行业等多个行业及领域。本文运用creo2.0来设计差速器的零件图和装配图。具体操作如下。4.1 主减速器主从动齿轮建模斜齿轮的建模，主要过程如下：（1）在creo2.0中点击编辑参数命令并输入零件的参数如图1图1（2）创建齿根圆、齿顶圆、基圆、分度圆（3）先拉伸出一个圆柱，再绘制出轮齿草图，得到如图2图2（4）拉伸齿轮平面并移除材料，再通过阵列命令，得到如图3图4的斜齿轮图3图44.2 半轴齿轮建模半轴齿轮的建模，主要过程如下：（1）输入所选参数，和相关公式如图5图5（2）创建齿根圆、齿顶圆、基圆、分度圆（3）通过creo2.0草绘视图，在front视角，根据齿顶高、齿根高、锥距、顶锥角以及根锥角，创建如图6所示的草图 。再通过creo2.0的混合扫描，创建如图7所示的齿轮。图6图7图8（4）根据半轴齿轮齿数，通过creo2.0的阵列，创建出如图9所示的齿轮数。图9（5）通过creo2.0的拉伸命令，切割掉多余材料如图10图10（6）通过creo2.0的拉伸命令拉伸出花键并切割，然后再通过阵列命令，阵列出花键。得出如图12的半轴齿轮。图11图12（7）同理得出行星齿轮的图样图134.3 半轴建模半轴的建模，主要过程如下：（1）通过在creo2.0的right基准平面创建出半轴截面如图14的草图，并拉伸图14（2）通过creo2.0的旋转命令，旋转并切割出如图15所示的半轴图15（3）先创建出花键截面草图，再通过拉伸命令并移除材料，最后通过阵列命令，阵列出如图17所示的半轴花键图16图174.4 支架建模支架的建模，主要过程如下：（1）通过在基准俯视平面创建一个圆柱，再在圆柱的表面创建草图，最后拉伸并切割，得出如图18所示的图形图18（2）通过在底面上拉伸一个长方体，并在长方体左右俩侧进行倒角，得到如图19所示的图形图19（3）通过拉伸裁剪掉边上多余的材料，创建如图20所示的图形图20图21（4）通过在圆柱底面绘制一个圆，再拉伸并移除材料，最后得到如图22 图224.5 装配图先将行星齿轮和半轴齿轮导入到装配图中，在对行星齿轮和半轴齿轮实施约束，先对两个齿轮的
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