569 大学生方程式纯电动赛车（总体设计）（cad图+中英文翻译）
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大学生方程式纯电动赛车（总体设计）
摘 要
本文详细介绍了本次设计的方法及指导思想，本次设计的内容是大学生方程式纯电动赛车的设计。纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，但当前技术尚不成熟。随着计算机和电子产品继续开放级骑，电动车技术已经成熟和完善，使驾驶变得更安全，方便，灵活，舒适。现在，从普通消费者从很远的电动车，只有在少数人匆忙它时髦。电力汽车可以真正传统燃料汽车在未来竞争的汽车市场，最终会和智能汽车的电动汽车代替。这只是时间问题。
在设计过程中，我是从电动机和电池的选择入手，为了使汽车获的最高行驶速度,经过计算选择了电机和电池。在选好电机和电池后，和设计燃油汽车的底盘一样，并同时综合电动汽车的结构特点，对汽车的传动系统，行驶系统，转向系统，制动系统进行一一分析和布置。在这为纯电动赛车车设计底盘的过程中，要特别注意电动汽车与燃油汽车不同的地方。在我所设计的这辆纯电动赛车上，它的传动系很简单，是电机直接和主减速器用链传动直接连接，这样整个底盘的总布置也可以变的很自由。
关键词：纯电动赛车，电机，电池，底盘总布置
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a, to an by a of to an it is to of to be of a is a In or an of be 2,16. to i) no of to a of of +39 02 2399 3621; +39 02 2399 1 (2011) 285297M. of at to in a of a of 0) it a or at a to a is by of or of of of on to is to it be to or to be of is of an on an a to 10. to at - 211 2010 To 38,15, on is to of of of As a of of 010 , . e . 32,. 15, 24047 4 0104 010 010of of a a is to an is to of of is on an 11,16) is an by an it a, to a on a to be is at In we on of no is in a a a in is in is is an is to be is so as to is on is by on is it is a to As a of no to a be as by by on of as of a is as a of of be a to of is of by of to by to is in to a a as a be As a of is of at of a to In 13,16 of of of an to or in is by 15 an of of 15 an to to be 15 of 15 of of on in in a be on a &D . et G). of is as of a is on , is of an of to is to of is 2. 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10。事实上，农用车设计基本上是在低速工作的同时提供大的牵引力。此外，保证在不平的路面上移动方便，使它们也适合重型拖车运输。设置最大的灵活性以确保在每个速度使用和利用发动机最大功率可在所有工作条件下达到最佳，农用车往往配备了一个所谓的电换档变速箱。这种传输有大量的齿轮（通常是从 9日至 30日），它可以执行一个没有（或至少在最低限度）功率损失驱动轮的换档。 一般的特点是存在 的液压回路，其压力可以通过调节比例电磁阀连接到两个或更多（取决于齿轮和变速箱的整体机械架构）湿离合器，动力换档变速箱。这种传输需要考虑大量的齿轮提供的事实，以达到最佳的换档，它是要正确处理几个控制变量，要适当控制。 这种控制系统的设计不是一项简单的任务。在科学文献中，有些工作与功率转移或地面车辆双离合器自动变速器控制处理，例如， 35，但很少农用拖拉机已经做了具体的解决办法。这主要是由于农用车有非常局限的性能规格，由于非常广泛的工作条件和车辆荷载的变异性，使从地面车辆的换档最佳性能定义不同的工况。 作为一个事实上的主要制约因素是所有工作的原因，不同沥青路面粗糙越野地形上的机动的重复性和司机的舒适。在拖拉机的负荷分配也远远高于其他车辆，由于这一事实，它可能是由于前端或后端由于各种不同的任务，需要发挥作用的工作设备的额外负荷。最后，还注意到，工作条件的变化是最常见的不通过主板上的传感器测量，从而要求强大和易可调换档控制器。以上所述使农用拖拉机一个非常具有挑战性的任务，确保最佳的和可重复的换档问题。 设计一个有效的传输控制系统，首先影响换档品质必须确定所有的最显着的变量，如见， 2,16。此外，换档控制系 统具有以下相互矛盾的要求之间的权衡优化管理： （一）产生舒适的换档 ; （二）保证发生换档驱动轮没有功率损失 ; （三）造成汽车变速器最小的机械部件的磨损和寿命。 此外，在工业方面，一旦控制设计阶段完成，实施到最终产品的控制系统，行结束调整阶段通常安排处理导致最终系统是具有建设性的公差和生产利差用于控制验证和测试原型的一个不同。因此，这个阶段是调整优化控制器参数，以保证所有车辆达到预期的换档性能。通常，这个阶段进行人体测试，调个人驾驶喜好和经验为基础的控制器参数。因此，这是明确的，行结束调整处理是一个关键的和困 难的阶段。事实上，因为没有客观指标评价的换档性能和舒适性存在，齿轮移位的舒适程度由一个操作员制定，但不是由另一人：这意味着，最终的调整可能会导致非常不同的齿轮对同一类型的不同车辆的转移行为。请注意，作为车辆的操控品质，换档的特点，其中一个重要组成部分，通常被认为作为一个单一的制造商的商标，具有相同的机动功能提供车辆的能力，以达到客户的满意度是一个关键和以促进客户对品牌的忠诚度。此外，该方法的另一个显着的优点是减少轮班需要调整每辆车减少齿轮的数量和制作过程自动结束调整相关产业的成本，因此不要求具有丰富经验的操 纵执行人员。 值得注意的是，在这项工作中提出的方法，即使针对一个特定的应用，有一个有效期，超出所考虑的问题，如上述设计步骤构成了工作的范例，可以应用在许多不同的生产背景。事实上，本文的目的是在正式赋予了控制系统的工业应用，结束调整的首个贡献之一，提出了系统的方法来考虑问题。在这方面，在 13,16的结果，提供建议的方法的其他应用和处理测量数据的安全的驾驶风格，并通过量化的问题，分别客观调整议案逆控制农用拖拉机。 虽然不同的问题方面，认为此处，这两个工程股份（全部或部分），在这项工作中提出的系统化的方法，这 是由以下步骤组成： 评估的特点，定义考虑系统的质量 ; 实验的灵敏度分析挑出的功能进行优化和可测量的变量之间的关系 ; 成本函数的定义 ; 其成本功能优化的基础上结束调整的控制算法和程序设计。 图 1 采用这项工作的拖拉机 这种方法使得在目前所有的控制系统必须设计和调整，而与分散生产利差和公差，使底层的厂房（即最终工序）不同处理的应用程序文件的总体利益的结果从设计用途使用。由此产生的研究领域需要之间的米兰理工大学和 R G）。这项工作一直着力设计传输高功率（ 200马力）农用拖拉机（见图 1）。 第一次的努力一直致力于定义适当的成本函数，使换档舒适性和质量的客观评价。然后，所有有关的换档动态的准确分析，导致设计一个简单而有效的传输控制策略。此外，以获得最佳的齿轮对每一个生产汽车转向性能，自动调整阶段，提出了保证令人满意的和可重复的换档性能。本文的结构如下。第 2节提供了动力换挡变速箱系统的描述，无论从液压和机械的观点。第 3节是集中展示的性能已选定的指标来 判断换档质量。在第 4节，建议的功率移换档控制策略描述，单离合器和双离合器换档的情况下，连同实验性能指标与控制器参数灵敏度分析结果。最后，第 5节是专门来形容行结束自我调整过程，并提出相关的实验结果。 考虑功率换挡变速箱的机械的整体布局所示图。 2。功率流向可以看出，从发动机（图 2左侧）对通过两种不同的变速箱驱动轮：高中低（ ，三种不同的齿轮和 123组的组成，其中还包括三个不同的齿轮比。传输完成后与其他两个部分，即议案变频器和模式选择。逆变器的议案（见 11,16）是一个电动液压系统， 由两个离合器，它允许执行自动运动倒置，即组成，它需要从车辆，说，提出加快反向速度司机只需杠杆。模式选择，可以选择三种不同的工作模式：缓慢行驶，工作和运输，这可以是多种多样的，只有当拖拉机在静止间。接下来，我们集中控制换档，并考虑在 2变速箱只，假设，没有议案反转时发生（注意，顺便在 1运动逆变，司机可以不指挥 1齿轮移位），并认为一直在进行一个固定的模式。 作为两个变速箱系统，九个发动机与驱动轮之间的传动比（无视最后误差，其比例是固定的）。从概念上讲，虽然机械不同，两个变速箱可以被视为同样的控制设计的目的。每个齿 轮与湿式离合器：选择一个特定的齿轮必须完全工作于相应的离合器，使来自发动机的扭矩可以完全通过离合器本身转移。在这项工作中处理的湿式离合器是为了从事（因此选择相关的齿轮）板的表面必须是在密切的接触和正常的力量，他们交换必须足够大，开发一个多片湿：摩擦力保证它们之间没有相对滑动发生。 图 2 电源换档变速箱的示意图 图 3显示了一个正常力和离合器油压之间的物理关系的示意图。换档分析，必须考虑到三个不同的区域。从零（即大气压力）开始，在极板间增加压力，这仍然是微不足道的正常力量没有变化。 高中低档 变速箱 动作逆变器 123变速箱 模式选择器 法向力 啮合点 工作点 压力 图 3 油压离合器法向力功能示意图 当达到所谓的啮合点压力（见图 3），这个距离分隔板已覆盖和接触的表面。从这里过，正常的力比例增加的压力。在这个阶段，表面之间的摩擦力允许转让一定数量的传入扭矩通过离合器，但作为极板间有一个非零的相对滑移，齿轮比是无穷的。 一旦啮合压力达到（再次参考图 3）法向力大到足以磨损任何离合器板和精密齿轮比可以定义之间的相对滑移。 图 4显示了一个液压的计划，可以了解如何可以控制离合器的压力示意图。有 6个的 个离合器连接主液压比例电磁阀调节。这种水力结构产生以下的离 合器压行为：当换向阀在离合器压力开关是等于主压力。一个单向阀，注意压力只能增加，即使在主压力减小。相反，当换向阀关闭离合器的压力是零。因此，可用控制变量有以下几种： 图 4 简化传输液压设计 （ 1）主液压压力。请注意，由于没有压力传感器是可用的，真正的控制变量是电流驱动比例阀。这样的变量可以通过一个静态地图的输出压力。接下来，我们将视为控制变量的压力，牢记要完成上述转换，从目前的压力 ; （ 2）每个换向阀的开关状态。 执行与电源换档变速箱的换档，离合器传出必须带来零压力，而传入的离合器必须受到最大的压力。 请注意，非功率换档换档传出离合器脱开，然后参与传入的。这样做，有一个时间间隔，在该车辆是在中性状态，并没有发动机的扭矩可以达到驱动轮。在农用车的中性状态必须避免，大负荷的力量会导致车辆停止。因此，它是确保持续的扭矩传递到驱动轮在换档，这是一个电源换档换档的主要特点是至关重要的。 总括系统描述，表 1列出了九个可用与相关工作于离合器齿轮一起。可以看出，通常是换档需要改变只有一个离合器（即，一个属于高中低变速箱）。我们是指单离合器换档换档。然而，被认为是 3个离合器必须改变（一个属于高中低和 123变速箱），使换档控制器的设计更复杂，将会显示其后。我们指的双离合器换档换档。 高 中 低 表 1 可用齿轮和相应工作离合器 档位 低档 中档 高档 1 2 3 1 X X 2 X X 3 X X 4 X X 5 X X 6 X X 7 X X 8 X X 9 X X 在第一节讨论，确定一个客观的换档质量 评估得出以下优点： 它提供了换档性能独特的和客观的显示，有助于比较不同车辆和 /或不同的控制算法。 它使最终行调整阶段的依靠适当的性能指标的自动优化的更容易和便宜。 在确定最合适的成本函数处理的关键问题是确定被测信号和换档舒适性和质量之间的有意义的关系。在汽车方面已经进行了一些研究，显示了良好的效果的在评估通过加速度测量舒适，例如， 9,14。在这项工作中考虑的车辆类型，它是很容易理解，这种信号是不适合的，如土壤中的违规行为造成的测量噪声阴影的实际换档车辆加速度的贡献。此外，加速度不标准的传感器板农用拖拉机。因 此，我们集中调查换档质量和车辆行驶速度，其测量通常是通过车轮编码器之间的关系。 16讨论，这个信号可以被利用来提供令人满意的舒适性评价。 )()( a rJ re (1) t）是测量车轮速度和 t）是一个参考信号设计，它描述了在一个最佳的换档速度的行为。测得的车速 T）计算得到。 4 1 )(41)( i （ 2） 其中， T）， I = 1， . 4通过车轮编码器和里测得的车轮转速， I =1， . ，4个车轮半径。 参考信号 T）被设计成三个不同部位（见图 6）组成。首先定义验算，开始在恒定速度值。 图 5 不同的换档和相应的质量评价：（ A）良好（ B）中等（ C） )(1 (3) 其中 演习的最后部分的参考速度也是常 数，计算为 .)( e (4) 其中 动机转速在换档（发动机的转速是固定的，固定在换档），档时由驾驶员操纵所定）。参考速度进化的时间之间的这些极限的速度水平，它定义 选为直线，产生： )( 112112 re f e n d （ 5） 定义为在时 刻 0|)(|0|)(|: 111 11 r e e （ 6） 速度 速度 速度 时间 时间 时间 即， 在 0|)(|,0|)(|: 22212 e n de n d r e e （ 7） 代表第一时间所测量的速度达到最终的速度给定值 图 6 参考信号（红色）和换档质量评估（蓝色）的测量速度 请注意，每个换档参考信号的强调的三个阶段捕捉到一个不同的问题的有关机动的质量和舒适度。具体来 说，由管理控制系统（另见图 6）有三个主要问题： （ 1）在换档年初的速度缓冲阶段 ; （ 2）在加速的振荡阶段 ; （ 3）冲在换档的稳定阶段。 这些问题都采取不同的控制参数适当调整。要做到这一点，关键是能够捕捉被测信号的基础上的可以通过客观性能指标三个现象进行计算。 为此，被认为是三种不同的成本函数的 3，演习的每一部分之一，其定义为 ,)( 11 a rJ r e qr e (8) ,)( 212 2 a rJ r e (9) ,)( 323 a rJ e n dr e (10) 固定的时间的其中 计算时间间隔已通过一个专用的灵敏度分析定义。具体来说，用于在时刻 10）已被选定为 |)()(m a x |a r g 33333 3 (11) 即通过 指数值获得一个良好的和坏的换档，其分类也由专家驱动的评价证实之间的距离最大化。其实，驾驶员被要求作为一个整体来判断机动。然后，在额定坏的，那些换档与 价值超过一个预定义的阈值，通过（ 11）选择要调整的 速度 时间 换档请求 换档结束 测量值 参考值 所取得的成果的基础上， 时间窗口已选定评估 束换档质量评价的讨论，表 2报告， i= 1， 2， 3三个齿轮的指数值位移图 2可以看出，所选择的 表 2在图 2所示的换档质量指数值 变速档 2 5a 5b 5c 本函数的正确捕捉动作质量，并已被证明与专家驱动的评价。 本节介绍的换档控制系统的设计。所提出的方法，它是值得强调的是在第 2节提出的传输架构带来了一些固有的局限性，必须考虑，也见 1,11,12。具体做法是： （ 1）它是不可能调节传出离合器的压力，作为 直接连接到零压力的离合器。此外，不知道，确切的时间瞬间压力损失开始（也就是离合器的开放时间）即使压力动态，可以认为是非常快的 ; （ 2） 向离合器的压力只能增加 ; （ 3）在离合器油压没有测量。因此，压力值估计通过静态离合器压力比例阀输入电流的关系。这张图对所有车辆是独一无二的，每个离合器的行为确实是若干影响 - 但无法衡量的 - 因素（如温度，磨损的表面，板转速）没有可靠估计实际驾驶扭矩可以得出，也见 11,12。这一事实不允许设计一个真正的压力闭环控制器来管理换档。 考虑到上述限制，开环控制器的设计。因此，控制的核心问题是在一个适当的参考压力剖面控制比例阀，它允许以获得所需的换档性能定义和优化。 变速器变速档控制器 回顾齿轮和离 合器配对表 1所示，只有两个离合器在一个单一的离合器换档传出和传入齿轮的参与。因此，在这种类型的换档控制算法包括在定义主配置压力，并在适当选择的时刻，在这即将离任的离合器脱开。图 7，一个典型的单离合器换档的压力剖面示意图。 驾驶者的齿轮转向的请求后，在主压力 - 和因而，在 “传入的离合器，他们上的压力 - 增加逐步上升的啮合，点（ 值（如何以自动识别这种价值会讨论在第 5 节）。此初步阶段，需要确保传入离合器传递扭矩（回顾从图 3啮合点下方的压力值没有驱动力矩可以被转移到车轮）已准备就绪。本填充 阶段持续实验调整为 500 个固定的时间量。这样的价值已被证明足以达到所需传输的所有离合器的压力。然后，核心功率移换档：在重叠的时间间隔传入离合器压力，以及扭矩，它可以传输，增加发生。此外，在时间 t= 传出离合器脱开（见虚线在图 7）。最后，主压力增加至其最大的价值，以便传入离合器的充分参与。 具体来说，压力增加沿斜坡的最大值，它可以被调制，然后将其视为其最大的最终价值逐步。在最后一步，在图中所示的压力。图 7由于液压回路的传输特性。具体来说，它是可能的实际调节压力的压力间隔结束时的压力值对应图坡 道结束。图 7，最后一步，而事实上的安全控制液压回路（机械阀门关闭，当压力达到预定义的值），其最大的值，所以设计压力驱动，以确保该离合器不能脱离在任何可能异常工作条件。至于换档控制的不同部分的压力值，考虑整个压力区间从 0到 20虑这个平均值，在不同的齿轮），调制间隔（即斜坡）上升到约 18此，压力增加，但没有允许被调制的最后一步是约 2相当于 10的整体压力变化。 请注意，在重叠的时间间隔传出离合器还是持续在进行工作，从而加载一个额外的扭矩发动机。因此 ，虽然短期重叠的时间间隔可能会导致被传入的离合器传输的扭矩量不足，这可能导致不可取的，突然车停下，重叠时间间隔过长，会造成拖拉机的减速，由于额外的负载扭矩，这会给驾驶员带来不适。此外，可能会出现过度磨损离合器面。类似的考虑，可以为啮合点压力等级。换句话说，两个参数值的调整是至关重要的，以获得最佳的换档。要选择最佳的参数值控制的单离合器换档， （ 8）。事实上，从控制器参数最优值的偏差反映在显著减速换档，在前进的车辆行驶速度结果（即，功能指数 式（ 8） 。 最佳调整已经进行了实验灵敏度 分析的基础上。图 8显示所获得的结果，即1 图）充气压力和重叠的时间间隔时间（下图）的偏差值 啮合点的压力值（即有增加 移动充气压力的权衡是明显的：正因为如此，只有准确估计确定的啮合点压力，可以得到最佳的换档。 （下图）的重叠时间间隔时间权衡是不太明显的：这是由于，在低负荷条件下的实验已经进行。那么，在这种情况下，最佳重叠时间间隔时间是接近于零。 相反，在沉重的负荷换档，选择正确的值，这个参数是至关重要的：这个原因，预计控制器可以在原则上认为，这选择最合适的重叠时间间隔时间的值，根据当前的发动机功率（其估计值是从发动机控制器）。 为了评估该控制器的有效性，图。 9 显示了在非优化和优化控制器参数的单离合器移测量车速的时间历程。相应的 1的 =1=换档优化值。 9啮合点 = 100毫秒。 变速器变速档控制器 在双离合器换档，每个齿轮的离合器涉及：理想情况下，换档控制逻辑，可能是 看到了同样的单离合器的变化。但实际上，液压回路，高中低的变速箱有不同，从 123的动态行为。具体来说，脱离两个变速箱的离合器所需的时间明显不同，即使在同一时刻都变速箱发出命令。 在两个变速箱的差异是由于一个事实，即在两个压力值是不同的，因为在两个变速箱的离合器大小的差异。大小不同的离合器是必要的，由于管理不同的扭矩水平的需要。此外，两个变速箱方面，主要的液压蓄能器的位置，使压电路的长度不同，这也影响到两个变速箱的压力动态。变速箱具有较高的压力是 123。因此，正确地执行双离合器换档，我们首先要脱离 123变速箱（ 一）具有较高的压力水平，然后在高中低，这样才能考虑到两者之间的差异。具体来说， 123需要较长的时间来弥补较高的压力梯度，它需要覆盖之前传出的离合器脱开。 高中低档延迟的时间间隔已调整，使两个变速箱找到自己在大约相同的压力水平，一旦脱离高中低组。 因此需要引入一个额外的控制参数。被称为新的控制参数高中低档延迟，它代表（见图 10）（ 123） 123 变速箱之间的脱离接触和高中低（ 中低）的时间间隔。 正如图。 10 所示，为了考虑到液压推出的延迟，传出高中低组脱离接触有轻微的延迟指挥，等于拖延高中低。 因此已经推出了一个新的控制参数，一个专用的敏感度分析已进行了优化调整。在这种情况下， 2的指标都被视为已经考虑到，见图 8和图 9。 重叠 图 8 单转变控制器参数的敏感性分析 图 9 在单离合器中测量车速的时间历程：未优化（虚线）和优化后控制器参数指数 指数 速度 未优化 优化后 （实线）的结果 图 10 双离合器变速控制：主压力剖面（实线）和输出离合器脱离接触（虚线） (9). 事实上，在开始 是主要的 的功能，而在加速阶 段，振荡的 后，值得注意的是 ，输入的 离合器接触阶段发生压力增加 而导致沿最终斜坡对于 t 减值， 但两个传入离合器 可能不会同时参与。在推荐的控制方法下，预备阶段依靠成本函数的方法是正确的。 依靠成本函数，正确的预备阶段能被求值，因此没有直接调整。如图 11 取得的结果所示， 2的价值分别在于一个做了重叠，另外一个延长了高减值。为简明起见， 为取得的结果类似于那些被议论的单离合器的变速。通过观察表 11，能够得出一些结论：首先要注意的是，每个控制 器的参数，即，重叠和高中低的延迟，在单独转位上有一个主要的作用。也就是，重叠主要影响了 一事实让分离优化阶段，并考虑两个连续的单变量优化。 高中低档延迟 压力 啮合点 高中低延迟 重 叠 指数 时间 表 11 和表 12中，作为控制器参数的指数值，它可以更容易地管理视图的自动下线调优阶段。 特别是，在第五部分会详细介绍，减少 发现重叠的最佳值；同时，根据 其是，为了评估的各项性能指标的顺序最小的正确性，我们不得不观察到 此，一旦重叠的价值 被优化 么通过变动高中低的延迟值来修复 2最终值，这个最终值总是不变的（不仅成本函数总是降低，而且延迟的高中低值会独自升高）当然， 表现为由 是在 因为它们产生在最后的换档性能没有显着变化。 进一步注意到，在图 11 的结果中似乎表明 ，延迟的高中低的大值会带来良好的品质 换档变化。尽管如此，值得指出的是，由于延迟的高中低值增加， 离开离合器打滑的时间越来越多。因此，此参数应保持在可能的最低值，以防止 离合器的过度 磨损。第 5节将更好地讨论如何有效地处理这个问题。 最后，比较从单离合器和双离合器换档轮换控制器中取得的结论，尽可能地关注重叠值。特别是，在没有引进任何潜在的增量在性能上，在前一部分的末尾我们指出在单离合器的换档转换中，至少在低负荷条件下，一个非零的重叠将导致只产生一个较长的机动的不利影响。相反，在双离合器换档，出现一个权衡，由于这样的事实：我们需要不同地管理的两个变速箱。因此，一方面非零的重叠时间间隔确实较长（因此更糟）的换档，另一方面，它提供了优势的压力水平，这是一个值的产生不利影响适当正确脱离接触两个 变速箱，在不同压力等级的工作。最后，请注意，在 果一个单一的离合器的换档性能必须面对额外的大负荷处理，然后非零重叠可能帮助用最佳的处理来增加车辆的惯性，从而导致一个适应的重叠持续时间为负载条件下的功能。到现在为止，然而，此参数的调整已优化为行结束测试条件，其中包括对柏油马路上的标称负载进行换档，从而导致单离合器的情况下设置为 0。 为了评估该控制器的有效性，图 12展示了在未优化的双离合器中的和优化了的控制器中测量的车辆速度的历史时间。 2索引对应的值是 24和 化非机动和 2=优化。在图 12中，优化的换档值是 叠 = 390 210毫秒。 速阶段分析 最后的问题要考虑变速控制，共享两个单、双离合器换档是很可能 在 机动 结指数 重 叠 高中低延迟 束时可能 出现过 冲和 振荡现象 ，当传入齿轮变化的离合器需要充分参与，并带来车辆必须进入最终，稳态，速度值。 在讨论这个问题提出建议的解决方案以限制过冲之前，值得指出的是在图 12中，s 在双离合器换档中测得车辆速度的历史成本的时间：与非优化（虚线）和控制器参数优化 （实线）相关。 考虑拖拉机，发动机的转速是通过一个专用的发动机控制单元来调节的，并且不能直接使用内部控制器。只有与发动机控制器互动才能实现通过换档过程中应跟踪发动机转速参考信号。名义的选择是有一个固定的参考发动机转速等于前换档请求立即测量一个。 在此设置中，如果我们考虑上移，我们让 发动机转速，发动机的参考速度，车轮速度和传入的齿轮传动比，分别在时间的演变在换档这些变量可以示意图 13表示。 具体来说，立即在换档拖拉机收益大幅发动机的恒定（图 13 虚线）和车辆行驶速度（ 13图实 线。规模的轮速 w/ s，它可以直接与发动机相比速度）一旦换档请求（在对应的垂直线图最左边的固体。 13），所有传入齿轮的离合器脱离接触时，有一个下滑的阶段，在此期间，系统的特点是由两个度的自由，作为发动机和拖拉机可以继续以不同的速度，他们通过传入离合器传递扭矩，这是打滑的互动。 一旦离合器完全工作（在对应的第二固态垂直线图 13），发动机和车轮有相同的速度（图 13表示由 系统只有一个自由度。从图中可以看出。 图 13，在下滑阶段发动机转速降低，即使参考引擎的速度 平实线图 13）保持在换档开始的价 值在不断。这是由于，在这个阶段中的离合器的扭矩产生沿着变速箱输出轴的运动方向，因此，它加速了车辆，而反对输入轴的旋转，从而减速发动机。如下离合器接触，发动机控制器在发动机转速误差，牵引相期间，试图通过增加发动机扭矩，以补偿它。由于大型车辆的惯性，这种加速阶段，有一个长期稳定的时间，发动机控制器动态（最有可能拥有一个完整的行动）是这样的瞬态是由超调和随后的振荡，引起驾驶员不适的特点。 为了抵消这种现象，这是在双离合器，转变，这个想法是适当修改引擎的参考速度（当然更重要图，另一种可能是直接作用于发动机控制器 ;对 我们来说，这是不发动机控制算法不能被访问或修改）。 为此，可以考虑修改后的发动机转速参考图 14：在下滑阶段作为可以看到速度 时间 未优化 优化后 发动机图参考速度沿斜坡下降传入离合器都充分啮合，同时，在牵引阶段，参考增加以及采取第二个斜坡发动机转速恰逢在换档开始到最终值。 这一选择动机如下：在下滑阶段发动机的扭矩一代力学被迫减速。因此，以限定的跟踪误差和相关控制器的积分作用产生不利影响幅度，很方便，让参考速度相应减少。这也有额外有利影响，缩短了下滑阶段，发动机不尝试加速离合器接合，从而限制了离合器磨损。 时间 图 13 发动机 的时间历程和在换档发动机的恒定速度参考轮速示意图 图 14 发动机的转速，在改进发动机转速参考换挡轮速度的时间历程示意图 然后，一旦离合器接合检测引擎必须尽快加快同时避免过冲。为了实现这一目标，斜坡设定点已被证明合适的，适当的（固定）斜率值已调整为每换档。相同的调整已在下滑阶段进行定义的坡道唯一的区别，离合器从事不知道先验，因此需要估计。具体来说，是指当发动机速度 w/ 而，一个必须考虑的即使在不断地运动，这些都不是完全平等的，由于传输上大齿 轮的几何转变数据，方程的残差： 0/ (12) 进行了研究，所以这是可以确认，它们通常分布在 99置信区间，给出了 30转蔓延。因此，被认为是离合器完全啮合的关系时 0|/| (13) 拥有超过 250 毫秒的时间窗口。这最后一个条件是必要的平均测量噪声和避免离 群。 发动机转速 滑移阶段 牵引阶段 为了考虑该方法有效性图 15 比较发动机转速时发动机的扭矩和历史的车轮，双离合器换档恒定（虚线）和修改（实线）发动机转速参考测量速度。可以看出，发动机控制器与发动机的恒定速度参考使得发动机的扭矩饱和，其最大值，当然，这会导致在建立时间和在结束他短暂的显振荡延迟。这清楚地反映车辆的速度，瞬态显受益于发动机参考修改，产生了更舒适换档。可以客观量化的积极作用通过 质量指标（见式（ 10）。）：发动机的恒定速度参考换档产生 =修改后的参考， 时间 s 时间 s 时间 s 发动机参考转速 发动机转速 优化后发动机参考转速 常数发动机参考转速 优化后发动机参考转速 常数发动机参考转速 发动机转矩%发动机最大转矩 速度 优化后发动机参考转速 常数 发动机参考转速 图 15 时间历程（ a）发动机转速，发动机扭矩（ b）及（ c）轮速双离合器换档：常数（虚线）得到的结果和修改（实线）的发动机转速参考 变速箱 图 16 三个不同的车辆啮合点压力得到的鉴定结果 5. 终止行自动换档调整 我们现在提出行结束自动调整算法设计优化的换档控制器参数值这是需要不同的生产车辆，以确保令人满意的和可重复性能。必须正确调整的参数是： （ 1）啮合点为每个离合器压力 ; （ 2）重叠和双离合器高中低档延迟时间间隔时间转变。 请注意，修改发动机参考速度选 择的配置没有结束调整对象，取得了一个强大的解决方案作为一个闭环控制器来调节发动机转速，所选择参考信号调适策略相结合，是目前的事实不需要额外调整。 啮合点压力有一个明确物理意义，模式为基础的程序后，将确定其值。 双转移参数优化程序根据第 3节中的质量指标而被提出。 合点压力鉴定 我们先前已经讨论过，如果离合器完全工作，另一个离合器的重叠是由发动机作为一个额外的负载转矩。由于发动机本身的控制，以保持其速度不变（驾驶员施加在一个集合点），这个额外负载转矩时它需要更多的功率，以保持发动机转速不变的行为。从这 个基本思想，算法，以确定啮合点如下。虽然工作的离合器，离合器压 - 啮合点值确定 - 缓慢上升。发动机的动力由发动机控制单元输出监测，当其值增加 - 这重叠离合器传递扭矩 - 相应压力值被确定作为啮合点之一。 作为敏感性分析表明（见图 8），需要在啮合点压力鉴定精度至少 500保证最佳换档性能。 图 16图显示啮合点压力取得的成果鉴定四次（每个颜色 1被划分成四个小条代表提出的自动程序不同执行）三个不同的车辆上面的识别程序。确定啮合点值标准偏差最大的是 90测量啮合 点的值，压力 高低中车辆 1 车辆 2 车辆 3 表明该算法是强烈重复。这也是值得强调，该程序可以在一个完全自动方式进行，因为它并不需要移动的车辆。事实上，调整只涉及高中低和 123离合器，程序可以执行因此没有向地面传递扭矩和车辆处于静止状态，而开启的传输和驱动轮之间最后离合器。 离合器换档控制器参数自动调整 啮合点压力不同，在双离合器换档的两个参数都没有一个确切物理意义。因此将引进成本函数实验优化，其最佳值。即，在重叠时间间隔将调整作为以减低成本函数 。注意，事实上，这双离合器齿轮转变这个参数不能设置 1 对所有车辆固定值（单离合器的）作 为它改变了显从汽车到另一个至于高中低档延迟，回顾了在第 4节结束讨论，其调整阶段是通过最大限度地减少成本以下功能： D e M e M M L 2212 ),( (14) 2是恒定比例因子。成本函数 2和值的高中低档延迟本身考虑，以防止过度磨损离合器面。具体来说，常量参数 2（ 14）选择所以，在右侧大小（ 14）这两个术语具有相同的大小。一个平等的两个组成部分加权必要性是出于以下事实：在 提到 最佳值出现大值 高中低档延迟，不适合一般，他们诱导磨损和撕裂的高中低离开离合器打滑长时间。因此，需要重延迟高中低因此，其最终值不是太大。然而，另一方面，高中低档延迟不能太低要么使不失去脱离接触时间不同优势在双离合换档所涉及的两个变速箱。 由于所有指标可以进行实时计算，在调整过程如下： i. 执行换档和计算性能指标 如果在过去的三个换档 步； 其他更新将通过一个基于梯度的优化算法，即优化 ，参数 )(1 （ 15） 其中 步长的大小取决于梯度实验计算成本函数（是一个积极的实值参数用来缩放渐变） ; 需要注意，终止自动调整过程，它需要满足三个连续的演习，以考虑可能的变化在工作条件这可能会影响单换档，成本函数值终止条件。此外，调整周期重复而进行换档比上限 35低。已被添加到这个附加条件调整为安全起见逻辑，以确保程序自动终止，甚至在 遇故障或意外的系统行为。在终止过程中，所有实验活动开展起来现在这个限制从来没有被击中并在认为条件 本程序适用于高中低档延迟随后重叠的持续时间。自我调整过程一直重复四次对同一车辆（其控制器参数每次运行后已手动调整），以验证该算法允许在调整阶段结束获得可换档表演。 图 17 份报告中的两个性能指标 个参数高中低档延迟时间记录和重叠的持续时间在程序自动运行。可以看出，程序的启动与高中低档延迟调整，而保持在零重叠。然后重叠调整，同时保持其优化值高中低档延迟。请注意，同时重叠正在调整基于成本函数 能指标 值仍然大致不变，因此，确认对依靠单一性能指标在同一时间执行两个参数调整可能性。 这是值得注意的，调优调第一延迟高中低选择，然后重叠是由于物理因素。事实上，如果我们调整第一重叠调整与高中低档延迟等于零延迟高中低，即使用同样的理由，我们将开始从大的代价函数值 图 11B），与此对应在车辆的速度来自非离合器正确脱离接触，产生大的凸起传输工作条件非常苛刻。另一方面，如果一个调整与大高中低档延迟值重叠，那么离合器将离开滑倒长时间，这将显着强调离合器和整个传输。因此，最安全的方法是调整第一高中 低档延迟然后重叠。 最后，图 18 显示了在四个不同的测试方法得到的结果，报告 和齿轮数量 时间 s 图 17 时间的 记录，高中低档延迟， 双离合器换档自动调整过程中重叠 图 18 双离合器自动调整 4 个不同的测试结果 换档需要完成的过程。可以看出，最终换档性能是令人满意的，重复性好，从而使人们视为有效的建议调整方法。 重叠 高中低档延迟 变速杆数 第一调整 第二调整 第三调整 第四调整 6、 结语和展望 在这项工作中的功率转移农用车变速器控制系统的设计已经提出，既为单，双换档。要做到这一点，根据测量数据进行机动目标分类已完成，从而导致使用指导控制器调整质量指标定义。 此外，输出的质量评估阶段和遵从控制器参数质量指标灵敏度实验评价基础，行结束自动调整阶段已经以调整控制器参数到每个生产车辆。最终行调整算法提供允许实现一个预定义的质量水平用户反复换档机动控制器参数值需要适应。所提出的方法已被广泛测试仪器的拖拉机上，从而确认适于工业应用的适用性。 I 大学生 方程式 纯电动赛车（总体设计） 摘 要 本文 详细介绍了本次设计的方法及指导思想，本次设计的内容是大学生 方程式 纯电动赛车的设计。 纯电动汽车是指以 车载电源 为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，但当前技术尚不成熟。 随着计算机和电子产品继续开放级骑，电动车技术已经成熟和完善，使驾驶变得更安全，方便，灵活，舒适。现在，从普通消费者从很远的电动车，只有在少数人匆忙它时髦。电力汽车可以真正传统燃料汽车在未来竞争的汽车市场，最终会和智能汽车的 电动汽车代替。这只是时间问题。 在设计过程中 ， 我 是 从 电动机 和 电池的选择入手，为了使汽车 获 的 最高行驶 速度 ,经过计算 选择了电机 和电池。 在选好电机和电池后，和设计燃油汽车的底盘一样，并同时综合电动汽车的结构特点，对汽车的传动系统，行驶系统，转向系统，制动系统进行一一分析和布置。在这为纯电动赛车车设计底盘的过程中，要特别注意电动汽车与燃油汽车不同的地方。在我所设计的这辆纯电动 赛车 上，它的传动系很简单，是电机直接和主减速器用链传动直接连接，这样整个底盘的总布置也可以变的很自由。 关键词 ： 纯电动赛车 ，电机，电池，底盘 总 布置 in of is a of is by to of of of is is to a in a to in be is a of In is to of in to I is to on In it is to to of s is so of is 录 第一章 大学生方程式赛车介绍 . 1 车起源 . 1 车现状 . 2 车现状 . 2 校赛车现状 . 2 第二章 纯电动汽车 . 3 电动汽车的发展 . 3 动汽车电池发展 . 3 动汽车行业发 展 . 4 国汽车驶入 “无油 ”时代 . 4 车优点 . 5 展现状 . 6 达国家现状 . 6 国现状 . 8 动车的未来发展方向 . 8 学生方程式纯电动赛车发展状况 . 10 第三章 赛车总体设计 . 11 车总体设计概述 . 11 体设计要求 . 11 体设计目标 . 11 车结构 . 12 体设计进度概述 . 13 题的意义 . 14 车总体设计的一般顺序 . 15 车各系统设计 . 17 架系统设计 . 17 向系统设计 . 18 动系统设计 . 18 架设计 . 19 第四章 赛车主要参数的初步确定 . 21 要参数 . 21 要技术参数 . 21 动机的选择 . 21 动车电池面临的主要问题 . 24 动车 电池的选择 . 25 胎的选择 . 26 车主要设计参数的确定 . 27 能参数的计算 . 27 车尺寸参数 . 28 要技术参数 . 29 第五章 赛车动力性分析 . 30 驶稳定性计算 . 30 力性计算 . 31 第六章 赛车的底盘总布置 . 33 车布置的基准的确定 . 33 车布置 . 33 总 结 . 36 参考文献 . 37 致 谢 . 38 V 1 第一章 大学生方程式赛车介绍 车起源 事 1980 年在美国举办第一次比赛以来，现在已经成为汽车工程学会的学生成员举办的一项国际赛事，其目的是设计、制造一辆小型的高性能方程式赛车，并使用这辆自行设计和制造的赛车参加比赛。 出于此项比赛的宗旨是让学生针对业余高速穿障的车手开发制造一个 原型车，该 原型 车应该具备有可小批量生产的能力，并且原型车的造价要低 于25， 000 美元。这项竞赛包含有 3 个最主要的基本元素，分别是：工程设计、成本控制以及静态评估、单独的动态性能测试、高性能的耐久性测试。 事的主要参与者通常都是来自高校的学生组成的车队。现在在美国、欧洲和澳大利亚每年都会举办 赛。 参与的学生负责管理整个项目，包括时间节点的安排，做预算以及成本控制、设计、采购设备、材料、 部件以及制造和测试。 第一届 赛于 1976 年举办，并且迅速成为一个地区性的年度比赛。比赛由三个评判标准组成，即一天的静态比赛 设计、成本、陈述 接着一天是各自的性能竞赛 2 项目。 赛重点强调了底盘的设计，因为每个队伍都使用一个 8 匹马力的引擎，这一点无法改变。在过去的 20 多年里， 成功超乎了每个人的预期。 在 成功获得各界认同的同时， 合美国三大汽车公司开始推广一项技术水平更高的工程类学生竞赛， 这就是 比 着许多进步和发展，引擎的限制也已经大大放宽，允许参赛车队使用 610下的发动机，这极大地提升了赛车的性能表现。 在发达国家，很多高校已经从事 过 20 年时间，拥有大量资金和试验基础的情况下，他们的作品已经基本达到了专业水平，最高时速可达到甚至超过 200km/h， 0 到 100km/h 加速时间一般都在 内。 2 从原先在 赛中的 8动机到现今 已经超过 100大功率发动机， 多方面都取得了惊人的成绩，并且该项比赛一直保持了发展的态势。 车现状 车现状 从 2010 年开始，大学生 程式赛车比赛在美国、英国、澳洲、日本、意大利、德国、巴西、叙利亚等国家，不但深受汽车行业者瞩目，而且广受工程学生的欢迎。在美国每年吸引将近 140 支来自世界各地的队伍参加比赛；日本 2006 年前才开始举办，马上风靡了 50 余所大学参与；在欧洲也有 70 队以上的学校每年相互竞技。全世界已有数百队大 学生车队，每年打造一辆新车互较高下。 校赛车现状 2010 年，第一届中国大学生方程式汽车大赛（ 称上海举办。此次大赛是中国汽车工程学会及其合作会员单位，在学习和总结美、日、德等国家相关经验的基础上，结合中国国情，精心打造的一项全新赛事。 我校与湖南大学、同济大学、吉林大学、清华大学等 20 所高校作为中国第一届参赛院校于上海国际赛车场经行了 4 天激烈的比赛，开创中国 我校河洛风赛车队在学校、学院的大力支持、指导老师不辞劳苦的指导以及河洛风 队员的努力下，历时 6 个月，最终打造出河南省第一辆大学生方程式赛车。在第一届大学生方程式汽车大赛中，河洛风 16 号赛车凭借绚丽的车身外观以及优异的综合性能取得绿色环保大奖、最佳外观设计奖、最佳安全性大奖、最佳赛场表现奖、年度综合奖、最佳车队网站奖、最佳车队新闻宣传奖等七项大奖 。 3 第二章 纯电动 汽车 电动汽车的发展 纯电动 汽车 ( 简称 它是完全由可充电电池（如铅酸电池、镍镉电池 、 镍氢电池或锂离子电池）提供动力源的汽车 。 图 2电动汽车 2 电动汽车电池发展 电池是 电动汽车 发展 的 首要关键，汽车动力电池难在 “ 低成本要求 ” 、“ 高容 量要求 ” 及 “ 高安全要求 ” 等三个要求上。要想在较大范围内应用电动汽车，要依靠先进的蓄电池经过 10 多年的筛选，现在普遍看好的 氢镍电池 ， 铁电池 ，锂离子和 锂聚合物电池 。 氢镍电池 单 位重量储存能量比 铅酸电池 多一倍，其它性能也都优于铅酸电池。但目前价格为铅酸电池的 4，正在大力攻关让它降下来。 铁电池 采用的是资源丰富、价格低廉的铁元素材料，成本得到大幅度降低，也有厂家采用。锂是最轻、化学特性十分活泼的金属，锂离子电池 单位重量储能为铅酸电池的 3 倍， 锂聚合物电池 为 4 倍，而且锂资源较丰富，价格也不很贵，是很有希望的电池。我国在镍氢电池和锂离子电池的产业化开发方面均取得了快速的发展。电动汽车其他有关的技术，近年都有巨大的进步，如：交流感应电机及其控制，稀土永磁 无刷电机 及其控制，电池和整车能量管理系统，智能及快速充电技术，低阻力轮胎，轻量和低风阻车身，制动能量回收等等，这些技术的进步使电动汽车日见完善和走向实用化。我国大城市的大气污染已不能忽视，汽车排放是主要污染源之一，我国已有 16 个城市被列入全球大气污染最严重的 20 个城市之中。我国现今人均汽车是每 1000 人平均 10 辆汽车，但石油资源不足，每年已进口几 千万 4 吨石 油，随着经济 的 发展，假如中国人 均汽车持有量达到现在全球水平 每 1000 人有 110 辆汽车，我国汽车持有量将成 10 倍地增加，石油进口就成为大问题。因此在我国研究发展电动汽车不是一个临时的短期措施，而是意义重大的、长远的战略考虑。 动汽车行业发展 美国在今年第二季度在全世界范围内销售了 7931 台电动车，这一数字领先于其他所有市场， 销量同 比上涨 28%。其他市场的数字分别是日本 4240台，法国 2056，德国 1284。而在中国，今年的第一季度仅有 235 台电动汽车售出，比上一季度的 343 台下降了 31%。 日本将会是这个产业的领头羊， 到 2017 年，日本将生产 辆电动车，占其汽车生产总量的 德国和美国也有可能将电动汽车的产量推升至 辆和 辆，分别占汽车市场总产量的 3%。在此期间，中国的产量可能会 达到 273150 辆，仅为汽车总产量的 1%。 随着电动汽车行业竞争的不断加剧，大型电动汽车企业间并购整合与资本运作日趋频繁，国内 优秀 的电动汽车企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的电动汽车品牌迅速崛起，逐 渐成为电动汽车行业中的翘楚！ 国汽车驶入 “ 无油 ” 时代 新能源汽车的发展方向有多种，但其中之一的氢燃料电池技术不成熟，成本昂 贵，是 20 年之后的 技术 。 2007 年 1 月，汽车和动力电池专家 士在美国参议院能源与资源委员会作证时下此结论。中国也没有氢燃料电池反应所必需的 铂金属 。虽然没有公开申明，但据传国家内部决策层曾明确表示中国不适宜发展氢 燃料电池汽车 ，只作为科研 跟踪 从技术发展成熟程度和中国国情来看，纯电动汽车应是大力推广的发展方向，而混合动力作为大面积充电网络还没建立起来之前的过渡技术。今年中外车厂都先后推出了混和 动力 和纯电动汽车。 比亚迪汽车公司 先后展示了 模电动车和 电动车 。长安与加拿大绿色电池生产商作，共同拓展加拿大新能源汽车市场，首推奔奔纯电动版。美国通用汽车公司推出了以电 动为主的 合动力车 ， 2011 年江淮同悦推出 了 纯电动版新车。 5 但混 合动力车动力系统复杂，成本昂贵。比亚迪 两套动力系统，其公布的动力系统成本增加了 5 万元，相当于每年要节省 8 千元的油费才能比传统汽油车经济。不过混合动力车省油有限， 丰田 油大致 10%奇瑞 汽车公司 北京奥运试运期间公布的省油参数为 10%。可以算一笔帐，假设家庭年行驶 2 万公里，汽油车百公里油耗 ，年油费 9450元，混合动力车省油 20%节省了 1890 元，无法抵消其车价成本的增加。 混合动力的优势是保留了传统汽油汽车的使用生活方式，根据汽油机和电动机混合程度， 充电 次数和传统汽油汽车加油次数相当，或者不用充电。行驶距离也不受限制。 纯电 动车省去了 油箱 、发动机、变速器、冷却系统和排气系统，相比传统汽车的内燃汽油发动机动力系统，电动机和控制器的成本更低，且纯电动车能量转换效率更高。因电动车的能量来源 电，来自大型发电机组，其效率是小型汽油发动机甚至混合动力发动机所无法比拟的。纯电动汽车因此使用成本在下降。按比亚迪 电动车公布的数据，百公里行驶耗电 12度，依照 的电价算，百公里使用成本才 6 元。而其原形车 油车百公里耗油 ，按目前 的油价，成本是 。相比之下，电动车的使用成本才是传统汽油汽车的八分之一。 纯电动车的缺点 是 它改变了传统汽车的使用生活方式，需要每天充电。传统的汽车使用习惯是大致一到两周加一次油。而且每次出行也有几百公里的距离限制，虽然一个家庭远距离出行可能一年就这 么几次。 动汽车优点 1、 无污染、 噪声 小 电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是 十分 有益的，几乎是 “ 零污染 ” 。众所周知，内燃机汽车废气中的 粒、臭气等污染物形成酸雨酸雾及光化学烟雾。电动汽车无内燃机产生的噪声，电动机的噪声也较内燃机小。噪声对人的听觉、神经、心血管、消化、内分泌、免疫系统也是有危害的。 2、 结构简单， 维修 方便 电动汽车较内燃机 汽车 结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量 6 小。当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动汽车易操纵 3、 能量转换 效率 高 同时可回收制动 、 下坡时的能量，提高能量的利用效率 ； 电动汽车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车。特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。有些研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精 炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高，因此有利于节约能源和 减少 二氧化碳的排量。 4、 平抑电网的峰 谷 差 可在夜间利用电网 的 廉价 “ 谷电 ” 进行充电，起到平抑电网的峰谷差的作用。电动汽车的应用可有效地减少对石油资源的依赖，可将有限的石油用于更重要的方面。向蓄电池充电的电力可以由煤炭、天然气、水力、核能、太阳能、风力、潮汐等能源转化。除此之外，如果夜间向蓄电池充电，还可以避开用电高峰，有利于电网均衡负荷，减少费用 。 展现状 达国家现状 国外著名汽车公司都十分重视研究开发电动汽车 ， 世界发达国家 不惜投入巨资进行研究开发 ， 并 制定了一些相关的政策、法规来推动电动汽车的发展。 美国 目前正在大力研制和推广使用 燃料电池电动汽车 和纯电动汽车 ， 政府能源部与通用、福特和戴 在 ， 美国已有 7 个州加入了零排放计划 ， 到规定年限后这些地区销售的汽车必须为零排放 ， 即 只能 为纯电动汽车和燃料电池电动汽车。 以美国蓝鸟客车公司、 英国 的 司、 日本 丰田、日本本田为代表的电动客车和 轿车 已经上市 ， 英国已有数万辆电动汽车在使用 ； 法国 是世界上推广应用纯电动汽车最成功的国家之一 ， 成立了电动汽车推广应用国家部际 协调 委员会 ， 巴黎 和拉罗舍尔 已经建立了比较完善的纯电 7 动汽车充电站网基础设施 ， 制定了优惠的支持和激励使用电动汽车的政策 ，且已经初步形成了纯电动汽车运行体系。 在近 年的国际性 大型 运动会 上 ， 电动汽车也成为各国展示其科技实力和环保意识的工具之一。 亚特兰大 奥运会使用了美国蓝鸟客车公司生产的纯电动客车作为公务和电视转播车 ， 悉尼奥运 会 购买了英国 司的近 400 辆电动客车作为 运动员 接送车辆。 混合动力电动汽车 领域 ， 日本 丰田 公司开发的 本田公司开发的 混合动力电动汽车已开始批量投放 市场 。丰田公司的 售已在 2006 年累计突破 150 万辆 ， 并于 2005 年底在我国长春一汽进行了组装生产和销售。日产公司也于 2003 年推出 合动力汽车 ， 在日本国内市场上销售了 100 多辆。 欧洲 各大汽车厂商争先恐后地推出了本公司研制的混合动力电动汽车 ，甚至德国的博世 (等著名的零部件公司也积极与大汽车公司联手开发混合动力电动汽车 技术 。美国已有近 20 个城市试验使用混合动力电动公交车 ， 瑞典 、法国、 德国 、 意大利 、 比利时 等国计划在 9 个欧洲城市开通混合动力电动公共汽车线路。燃料电池电动汽车斩露头角 ， 国外企业界纷纷组成强大的跨国联盟 ， 以期达到优势互补的目的。如日本丰田与美国通用公司 ， 日本东芝公司与美国国际燃料电池公司 ， 德国 司与 西门子公司 ， 雷诺汽车公司 与意大利 司分别组成联盟开发燃料电池电动汽车 ； 本也已投资数亿美元开发燃料电池电动汽车。其中 ， 以 加拿大 的巴拉德、美国的福特 、德国的戴姆勒 - 克莱斯勒联 (具代表性 ， 该联盟投资 10亿加元开发生产电动汽车用燃料电池动力系统。在燃料电池电动汽车的研发热潮中 ， 几乎所有的国外大型企业集团全部介入 ， 投入的总额超过百亿美元。但是 ， 由于燃料电池的成本和寿命问题 ， 使得这一项目目前进展缓慢。在燃料电池电动汽车的示范运行方面 ， 世界各国也都不约 而同地把注意力集中在大客车上 ， 如 欧盟 的 范项目、 料电池商业化示范项目、美国 加州 的 范项目和日本的 划等。与此同时 ， 部分国家政府为促进电动汽车的发展 ， 通过财税手段调整汽车发展结构。像美、日等国政府对于 电动车产品给予 10%的鼓励性补贴 ， 荷兰政府的补贴更是高达 30%。并对传统汽车开征燃料税 ， 如欧洲部分国家燃料税高达 200300%，最低的美国也有 34%。 8 国 电动 汽车现状 中国电动汽车虽然没有欧美等国家起步早 ， 但国家从维护能源安全 ， 改善大气环境 ， 提高汽车 工业 竞争力 ， 实现我国汽车工业的跨越式发展的战略高度考虑 ， 从 “ 八五 ” 开始到现在 ， 电动汽车研究一直是国家计划项目 ， 并在 2001 年设立了 “ 电动汽车重大科技专项 ” 。通过组织企业、高等院校和科研机构 ， 集中各方面力量进行联合攻关 ， 现正处于研发势头强劲阶 段 ， 部分技术已经赶上甚至超过世界先进水平。 “ 电动汽车重大科技专项 ” 实施以来 ，已成功开发出 燃料电池汽车 样车 ， 累计运行数千公里 ； 混合动力客车已在 武汉 等地公交线路上试验运行超过百万公里 ； 纯电动汽车已通过国家有关 认证试验。 动车的未来发展方向 自上世纪爆发石油 危机 后，不少跨国汽车公司都开始研制电动汽车。其中不乏福特，丰田等知名大型汽车厂。可以预见到电动汽车的发展将会是本实际汽车工业的重点和主流。电动汽车具有无排放污染、噪声低、易于操纵、维修及运行成本低等优点，在环保和节能上具有不可比拟的优势，它是解决人类巨大能源和环境压力的最有效途径。上文已经提到电动车问世以来，主要有三种形式，即纯电动车、混合动力汽车和燃料电池电 动车。下面就详细的来说说这几种形式的电动车。 纯电池电动车是完全由二次电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供 动力 的汽车。纯电池技术发展已经相当成熟，国外汽车发达国家和我国都进行了小批量生产。近日，北京公交线上推出的两辆以铅酸蓄电池和锂离子电池为动力的电动车已投入商业运行，表现出了较好的经济性和环保性。纯电池电动车具有无污染，零排放等优点，但其缺点也十分突出，能量低，质量大，充电时间长，成本高，折旧快，还容易对环境造成二次污染，其应用范围有限。 混合动力汽车采用 内燃机 和电动机两种动力，克服了纯 电池电动车行驶里程短、充电时间长等致命弱点，虽然混合动力车不能实现零排放，但其兼俱环保与节能，同时又能实现规模生产，因此，具有非常好的发展前景。近年来，世界 9 各 大汽车公司纷纷推出这种车型日本已经走在了世界前列，如丰田汽车公司推出的 车，本田推出的 车均早已上市。 车尾气排放水平仅相当于日本现行法规的 1/10，耗油量和二氧化碳排放量相当于普通汽车的 1/2，最高时速达 140 公里。我国的混合动力汽车研究也进入了实质性阶段。 1999 年，清华与厦门金龙展出了联合研制的混合力客车，今年 4 月，一汽展出了刚生产的混合动力红旗轿车。专家指出，燃料电池汽车是未来汽车的发展方向。日本媒体认为燃料电池技术，将成为 21 世纪汽车工业的核心技术，谁掌握了这种技术开发主导权，谁将成为汽车业的领袖。燃料电池，这是一种能与燃油发动机相比的电池，可以使用包括再生燃料在内的所有含氢元素的燃料。燃料电池车的工作原理是，作为燃料的氢在汽车搭载的燃料电池中，与大气中的氧发生化学反应，从而产生电能启动电动机进而驱动汽车。由于大量的纯氢难以贮存在汽车上，而且加氢站也没有那么多，因此，汽车制造商们正试图使用汽油或甲醇，不过 要在汽车上安装燃料重整装置，从这些物质里提出氢。但是这将会产生极少的二氧化碳和氮氧化物，总的来说，这类化学反应除了电能，就只产生水，因此，燃料电池车被称为“地道的环保车”。曾研发出“氢动一号”（液氢燃料电池概念车）的美国通用汽车公司，最近推出了汽油燃料重整技术燃料电池，新研制的 量大大减少，预计其能量利用，污染物排放几乎为率可达 而且可以充分利用现有的加油站等设施，它为燃料电池车批量生产奠定了基础。我国第一辆具有自主知识产权的燃料电动公共汽车也已在东风汽 车工程研究院问世，它的研制成功，缩短了中国汽车工业在这一领域与国外同行的差距。据有关专家分析，我国的汽车工业几乎没有结构调整的沉重包袱，完全可以充分利用后发优势，以电动车为新契机，集中力量解决以电池为中心的关键技术问题，在 21 世纪凭借国内仍较低的劳动力成本，在国际汽车市场上以电动汽车与工业发达国家展开竞争。 在上世纪我国已经错失了汽车工业的黄金 发展期。在即将到来的新能源汽车，不管是电动还是 其他 能动的汽车上这一块，我们都应该加倍努力的去把握住。 在今天我也 将要 毕业，希望能用自己的微薄力量，帮住我国占领新能源汽 车业的高地。 10 学生方程式纯电动赛车发展状况 由于 全球可利用的 资源 逐渐减少 、 环境恶化的形式越来越严峻 ，人类需要一 个更安全 、低碳 的能源体系及环境。 随着 化石能源的枯竭 但是人们获取电能的方法是多样的， 因此 纯电动汽车将取代 燃油车 和混合动力汽车，将会成为 下一 时代 的主流。 通过 纯电动方程式赛车的设计，培养了学生工程实践能力并为将来汽车产业培养了更多的优秀人才。 据美国媒体报道，现今社会人们对环保的意识逐渐增强，人们想要开创一个全部采用电动车就如同 样的赛车系列，已经得到实现。最近， 车联 盟的授权。 该赛车系列将于 2014 年正式开始，它是国际投资者所组成的财团 股有限责任公司所投资建立的。这些车可以在短短 3 秒内将速度由 0提升至 100 公里 /小时 (0 62 英里 /小时 )。今后还将会有更高速度的提升。 2014 赛车的原型已经在法国建造完成，它是由一家叫 公司负责打造的。它配备有一个双速变速箱，尽管它是一个超轻重量的单座赛车，但是该车电池组的重量使得整个车的重量达到了 780 公斤左右。目前，该车最大的缺点就是电池只能持续供电 25 分钟，所以所有的赛车手不得不用最少两辆车来完成比赛 。 2011 年 8 月 13 日，国家体育总局、北京市政府在奥林匹克公园中心区举办第二届北京奥运城市体育文化节之 “ 绿色交通、城市未来 绿色交通嘉年华 ” 活动。 北京理工大学 方程式赛车工作室研制的纯电动方程式赛车在现场作静态展示，因简单的结构、紧凑的布置、靓丽的外表以及优越的性能参数，获得了组委会领导 、 记者以及国内外参观者的一致好评 ，（ 目前全国大学生方程式汽车大赛中并未有纯电动等新能源车辆的参赛组别及规则） 。 北理工宝马纯电动方程式车队是方程式赛车工作室下辖的一支新建车队，从方程式赛车工作室中选拔一部分本科生和研究生组成， 在设计和制作过程中，同学们致力于将电动车的节能环保和方程式赛车的速度、操控相结合。此次绿色交通嘉年华展中呈现的正是这种新理念新技术的纯电动方程式赛车。据悉，此辆赛车采用了峰值功率 45值扭矩 144高转速 9000 r/永磁同步电机，电池则选择了高功率磷酸铁锂动力电池 。 11 第三章 纯电动赛车 总体设计 电动赛车总体设计概述 在赛车总体设计这一领域，国外已经十分成熟，但国内还尚不完善。，在这一领域前人为我们总结了许多宝贵的经验，主要是提出了一些改善汽车车身空气动力性能的措施： 头部棱角圆角减少空气阻力 c. 扰流板等。而在车身内布置方面，近来逐渐发展起来的人机工程学为汽车车身内布置提供了最好的设计工具。 在国外，人体工程学在汽车设计中的应用已有多项成果，该学科早已起步故有丰富的人体数据和车身设计的经验，而在国内由于该学科起步较晚以及没有合适的人体数据而且缺乏经验，故尚未形成清晰的人体工程学设计方法。本次设计人机工程学主要借鉴了美国的人体标准。 本次方程式赛车总布置设计的预期目标是希望在根据湖大和国外基本车型数据参数以及参考前人赛车车身 总布置设计经验和积累的有用数据的基础上，设计出令人满意的合格的赛车。 体设计要求 1、赛道上行驶，外形尺寸应予以限制； 2、排放要满足环保要求 排放法规； 3、使用环境复杂，应满足安全性要求强制性安全法规； 4、汽车各性能应满足开发所确定的指标； 5、知识产权保护； 6、“三化”要求：系列化，通用化，标准化 ； 7、避免部件发生运动干涉； 8、质量可靠，拆装维修方便； 9、满足组委 会的技术规范。 体设计目标 1、设计一辆达到一定性能并符合 赛相关规定 的方程式 12 赛车。 主要的性能目标为 0 75m 直道加速时间小于 6s，同时在弯中的持续侧向加速度超过 1g。 2、立足国内的采购条件以及目前项目可以达到的加工条件，通过购买可以通用的部件、改装符合条件的通用部件以及制造所有其他部件，完成赛车的制造、装配和调试。 在这个过程中必须兼顾成本、性能和可靠性三个方面。 3、通过试验验证赛车是否达到设计要求。 主要的测试项目包括直道加速以及侧向加速度 试。 总体设计目的是制造一辆安全可靠、各方面性能均衡、有良好驾驶特性、调整方便并且足够快的赛车。 可靠 性可以确保测试阶段的顺利进行，同时可以保 证完成在竞赛中的所有比赛项目。可调整的 特性 可以让赛车适应不同的驾驶环境和不同的驾驶员。一辆平衡和驾驶特性良好的赛车会让车手更有信心，这能有效提高所有动态项目中最快圈速，这对经验不足的新车手特别重要。赛车要让车手在任何行驶状态下都能有清晰的路感，这可以使驾驶变得容易和高效。 车结构 整车布局为方程式赛车 典型 的开放式中置后驱布局。 其基本结构主要 包含 以下系统： 1、车架及车身 主要包括车辆的承载部分、防滚架和外壳以及蒙皮。主要部件包括：各种踏板、变速杆（换档杆）及相关连接线、桁架、车身材料、车身附件、底板、定风翼、各种安装基座、连接紧固件等。 2、动力总成和传动系统 主要部件包括：发动机、离合器、变速箱、进 /排气歧管、消音器、空气滤清器、涡轮 /机械泵 增压器 、化油器 /节气门体、发动机座、机油滤清器、火花塞、燃油喷射系统、燃油箱、燃油泵、燃油滤清器、燃油管路、散热器、冷却液管路、散热器风扇、软管夹、机油冷却器、传动链 /带、点火线圈 /高压钱、驱动轴、差速器基座、链轮 /皮带轮、差速器轴承 、差速器、万向节、保护罩、连接紧固件等。 13 3、悬架系统 主要部件包括：减震器、弹簧、悬架机械系统、拉 /挺杆、杆端球头、前/后 A 臂或同等结构、前 /后支柱、直角杠杆 /换向机构、连接紧固件等。 4、制动系统 主要部件包括：制动管线、制动块、卡钳、液压缸 /泵、制动盘、平衡杆、比例阀、连接紧固件等。 5、转向系统 主要部件包括：转向齿条 /齿轮、转向节、主销、方向盘、转向横拉杆、方向盘快速释放机构，连接紧固件等。 6、车轮 主要部件包括：轮辋、带耳螺母、轮胎、气
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