电动汽车动力系统设计
电动汽车动力系统设计[20200106201742]
传统汽车带给人类方便的同时，也给地球的自然环境带来一系列问题比如全球气候变暖、石油资源匮乏、环境污染等，这些一系列的问题正在一步步的影响着人类的生存与发展。发展新能源汽车已经成为汽车工业发展的必然趋势，所以电动汽车越来越受到青睐。动力系统是研究电动汽车的主要内容之一，主要包括电池电机的选型、动力系统的布置、动力参数的选择及匹配等。本文以电动汽车为研究对象，对其动力系统进行研究，主要研究内容包括：对纯电动汽车的基本结构及相关的动力电池技术、电动机及其控制技术和能量管理技术进行探讨，为系统设计奠定理论基础；通过比较几种常见的动力系统布置方案，对蓄电池、电机等动力元件进行选型；对参数选择和参数间的合理匹配进行分析研究，提出一套合理的纯电动汽车动力系统参数设计原则，并以所设计的纯电动汽车为研究对象，对其动力系统的参数进行选择。 *查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:纯电动汽车,动力系统,动力元件选型,动力参数匹配
目 录
1 前言 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 电动汽车的国内外发展现状 2
1.3 电动汽车的基本组成与构造 4
2 纯电动汽车动力系统的主要元件技术 5
2.1 电动汽车的蓄电池 5
2.2 动力电池管理技术 6
2.3 驱动电机及其控制技术 8
3 纯电动汽车动力系统参数匹配设计 11
3.1整车参数定义及性能参数指标规划 11
3.2 动力参数设计与动力原件的选型 12
4动力系统部件的布置方案 19
4.1影响布置方案的因素 19
4.2 整体布置方案选择 21
总结 21
致谢 22
参考文献 23
1 前言
1.1 课题研究背景及意义
随着经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，汽车逐渐进入寻常百姓家中，全球汽车销量也逐年增加，从2009年开始我国的汽车销量已经超越美国成为世界汽车第一产销国。按照如此的增长量，预计到2020年中国汽车保有量将有2亿辆。
由于目前的汽车都是传统的燃油机，随着汽车产销量的不断增加，燃油消耗量也会急剧增加，而石油属于不可再生资源，传统汽车的增多加快地球资源的贫乏速率。另一方面，伴随着汽车产业的发展与自然资源的不断消耗，汽车排放的尾气还会导致环境问题的产生。目前，汽车的尾气成为各大城市环境污染的主要因素之一，与此同时CO2还会导致全球温室效应，所以汽车尾气造成的环境污染日渐严重，是目前全球大气环境最紧迫的问题之一。
基于资源资源的贫乏和环境问题的出现，新能源汽车应运而生。新能源汽车包括纯电动汽车、混合动力汽车与燃料电池汽车，其中电动汽车是新能源汽车的典型代表，电动汽车被认为是解决以上两个问题的最佳选择。与传统内燃机相比，电动汽车有以下几个优点：
（1）排放污染小。与传统内燃机比，电动汽车以消耗电力作为汽车行驶的动力，排放污染小甚至可以实现零排放。
（2）噪声污染小。电动汽车不同于传统汽车的在于电动汽车使用新型的供能系统而不是发动机，因此噪声远小于传统汽车。
（3）能源利用率高。电动汽车是用电机驱动，没有空转损失，蓄电池80%的能源都会变成汽车的动力，并且电动汽车还具备能量回收的功能，进一步拉大与燃料汽车的差距。
（4）能源来源多元化。燃油汽车的动力就是依赖石油，而电动汽车不同，动力可以来自很多地方，水力、火力、太阳能都可以利用最终用来发电。所以电动汽车的发展不会受到自然资源的限制，相反会促进国家的可持续性发展。
（5）多样化的结构方案。燃油汽车的设计方案长期得不到突破主要是因为受限与动力总成与传动系统的空间布置要求，但电动汽车是用电池、电机和控制线路而并不是燃油动力传动系统，这样的形式会使汽车布置更加灵活多变。
电动汽车是未来汽车产业发展的必然趋势，是集结了电子、机械、化学、控制等
多种领域的产品，其发展前景必然是一片光明，是人类实现可持续发展的重要支柱。
1.2 电动汽车的国内外发展现状
1.2.1 国外电动汽车发展
电动汽车在上世纪90年代就已经受到外国很多汽车龙头企业的追捧，丰田、福特、通用等汽车企业都开始研制自己的电动汽车产品。德国作为汽车的强国，德国总理就要求德国要大力发展电动汽车产业，让德国到2020年成为电动汽车领域的主要供应商。为了达到这一目标，德国动用了各界的力量建立一个联邦协调平台，在电动汽车的众多关键技术上面进行公关。1971年，德国成立城市电动车交通公司，积极推广电动汽车的研发。政府还指定奔驰与大众合资建立德国汽车工业有限公司的研究开发机构。宝马MINI是其研究产品，MINI采用单级传速变速器，靠电力驱动，没有档位区分，车速的快慢全靠电机的输出功率决定，能耗越大车速越快；能耗越小车速越小；车速为零电机停止工作能耗为零。
日本由于国家小并且资源贫乏，所以更注重电动汽车产业的发展。日本电动汽车的销量是全球名列前茅的，日本汽车企业也在不断加紧对电动汽车的开发研究，进行各种探索性试验。1976年日本成立“日本电动汽车协会”，1978年又通过“电动汽车试用制度”对使用电动汽车的日本民众提供一定程度的补贴，加大对电动汽车的推广。2005年日本研究出Eliica电动汽车，0到100km/h加速只需要4.2秒。日本已经成为全球电动汽车产业发展最快速与成熟的国家。
法国是对电动汽车的发展最为重视的国家，国家出台一系列的政策以扶持电动汽车产业的发展，并鼓励汽车企业对电动汽车的研发。由于有优秀的大环境，法国汽车企业跟政府进行合作，推出SAFT电动汽车动力电池公司。
美国是最早的汽车开发国家，近些年也把电动汽车作为美国国家战略的一部分。1976年美国开会通过《电动汽车和混合汽车的研究开发与样车试用法令》，以美国能源部为中心，对纯电动汽车的研发提供进一步的财政支持，以扶持电动汽车产业的发展与提高美国电动汽车在国际上面的竞争力。1991年美国的三大汽车龙头企业又联合开发出新型的电动电池。美国汽车企业也研发多多款电动汽车比如Focus FC5、P2000、Ford Escape Hybrid等汽车。福特在2002年又研发出THINK，可以持续行驶85公里，最高车速达到90km/h，蓄电池的使用寿命可以达到10左右，充电简单适合家用。
1.2.2 国内电动汽车发展
跟国际汽车强国相比，我国的电动汽车产业的起步较晚，发展不叫落后，但我国投入了大量的人力、财力对电动汽车进行研究，国内的各大汽车企业、科研机构也对电动汽车的发展持乐观态度，但仍然处于实验阶段。早在“八五”期间我国就开始对电动汽车展开研究，到“九五”的时候又成立“空气净化工程”接着到“十五”，“十五”的目标主要是解决电动汽车的关键技术，实现电动汽车的开发并让电动汽车产业化。“十五”的主要内容是包括电动汽车的总成设计、电机驱动系统、动力电池及其管理模块和动力总成控制系统这四个方面。
我国还在2001年起动关于电动汽车科技专项的“863计划”，这是中国有史以来最大的科研专项，三大汽车企业和各大科研机构参与研发，建立三纵三横的开发布局，三纵是混合动力汽车、电动汽车与燃料电池汽车；三横是驱动电机、动力蓄电池与多能源动力总成控制。目前以“三纵三横”布局的形式在电动汽车方面取得重要突破。国外虽然已经推出了纯电动汽车，但我国也有像比亚迪e6、江淮iEV的电动汽车问世。比亚迪e6采用电机驱动，e6的电动电池与启动电池都是我国自主研制的ET-POWER电池，最大功率为75KW，百公里加速时间只要15秒，最高车速140km/h，在综合工况下最大行驶距离是350公里是世界上续航距离最长的电动汽车。
虽然我国在电动汽车方面取得了一些成果，但与国外发达国家相比仍然有很大差距比如可靠性差、行驶里程数低、整车零件集成化低，另外相关政策法规不完善，电动汽车配套设施不足，普及率不高等缺陷。但是即便如此，电动汽车仍然会成为我国未来汽车产业研发的重中之重，我国会继续进行对电动汽车核心技术的研发并培养自主研发能力，让我国实现从“汽车大国”到“汽车强国”的转变。
传统汽车带给人类方便的同时，也给地球的自然环境带来一系列问题比如全球气候变暖、石油资源匮乏、环境污染等，这些一系列的问题正在一步步的影响着人类的生存与发展。发展新能源汽车已经成为汽车工业发展的必然趋势，所以电动汽车越来越受到青睐。动力系统是研究电动汽车的主要内容之一，主要包括电池电机的选型、动力系统的布置、动力参数的选择及匹配等。本文以电动汽车为研究对象，对其动力系统进行研究，主要研究内容包括：对纯电动汽车的基本结构及相关的动力电池技术、电动机及其控制技术和能量管理技术进行探讨，为系统设计奠定理论基础；通过比较几种常见的动力系统布置方案，对蓄电池、电机等动力元件进行选型；对参数选择和参数间的合理匹配进行分析研究，提出一套合理的纯电动汽车动力系统参数设计原则，并以所设计的纯电动汽车为研究对象，对其动力系统的参数进行选择。 *查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:纯电动汽车,动力系统,动力元件选型,动力参数匹配
目 录
1 前言 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 电动汽车的国内外发展现状 2
1.3 电动汽车的基本组成与构造 4
2 纯电动汽车动力系统的主要元件技术 5
2.1 电动汽车的蓄电池 5
2.2 动力电池管理技术 6
2.3 驱动电机及其控制技术 8
3 纯电动汽车动力系统参数匹配设计 11
3.1整车参数定义及性能参数指标规划 11
3.2 动力参数设计与动力原件的选型 12
4动力系统部件的布置方案 19
4.1影响布置方案的因素 19
4.2 整体布置方案选择 21
总结 21
致谢 22
参考文献 23
1 前言
1.1 课题研究背景及意义
随着经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，汽车逐渐进入寻常百姓家中，全球汽车销量也逐年增加，从2009年开始我国的汽车销量已经超越美国成为世界汽车第一产销国。按照如此的增长量，预计到2020年中国汽车保有量将有2亿辆。
由于目前的汽车都是传统的燃油机，随着汽车产销量的不断增加，燃油消耗量也会急剧增加，而石油属于不可再生资源，传统汽车的增多加快地球资源的贫乏速率。另一方面，伴随着汽车产业的发展与自然资源的不断消耗，汽车排放的尾气还会导致环境问题的产生。目前，汽车的尾气成为各大城市环境污染的主要因素之一，与此同时CO2还会导致全球温室效应，所以汽车尾气造成的环境污染日渐严重，是目前全球大气环境最紧迫的问题之一。
基于资源资源的贫乏和环境问题的出现，新能源汽车应运而生。新能源汽车包括纯电动汽车、混合动力汽车与燃料电池汽车，其中电动汽车是新能源汽车的典型代表，电动汽车被认为是解决以上两个问题的最佳选择。与传统内燃机相比，电动汽车有以下几个优点：
（1）排放污染小。与传统内燃机比，电动汽车以消耗电力作为汽车行驶的动力，排放污染小甚至可以实现零排放。
（2）噪声污染小。电动汽车不同于传统汽车的在于电动汽车使用新型的供能系统而不是发动机，因此噪声远小于传统汽车。
（3）能源利用率高。电动汽车是用电机驱动，没有空转损失，蓄电池80%的能源都会变成汽车的动力，并且电动汽车还具备能量回收的功能，进一步拉大与燃料汽车的差距。
（4）能源来源多元化。燃油汽车的动力就是依赖石油，而电动汽车不同，动力可以来自很多地方，水力、火力、太阳能都可以利用最终用来发电。所以电动汽车的发展不会受到自然资源的限制，相反会促进国家的可持续性发展。
（5）多样化的结构方案。燃油汽车的设计方案长期得不到突破主要是因为受限与动力总成与传动系统的空间布置要求，但电动汽车是用电池、电机和控制线路而并不是燃油动力传动系统，这样的形式会使汽车布置更加灵活多变。
电动汽车是未来汽车产业发展的必然趋势，是集结了电子、机械、化学、控制等
多种领域的产品，其发展前景必然是一片光明，是人类实现可持续发展的重要支柱。
1.2 电动汽车的国内外发展现状
1.2.1 国外电动汽车发展
电动汽车在上世纪90年代就已经受到外国很多汽车龙头企业的追捧，丰田、福特、通用等汽车企业都开始研制自己的电动汽车产品。德国作为汽车的强国，德国总理就要求德国要大力发展电动汽车产业，让德国到2020年成为电动汽车领域的主要供应商。为了达到这一目标，德国动用了各界的力量建立一个联邦协调平台，在电动汽车的众多关键技术上面进行公关。1971年，德国成立城市电动车交通公司，积极推广电动汽车的研发。政府还指定奔驰与大众合资建立德国汽车工业有限公司的研究开发机构。宝马MINI是其研究产品，MINI采用单级传速变速器，靠电力驱动，没有档位区分，车速的快慢全靠电机的输出功率决定，能耗越大车速越快；能耗越小车速越小；车速为零电机停止工作能耗为零。
日本由于国家小并且资源贫乏，所以更注重电动汽车产业的发展。日本电动汽车的销量是全球名列前茅的，日本汽车企业也在不断加紧对电动汽车的开发研究，进行各种探索性试验。1976年日本成立“日本电动汽车协会”，1978年又通过“电动汽车试用制度”对使用电动汽车的日本民众提供一定程度的补贴，加大对电动汽车的推广。2005年日本研究出Eliica电动汽车，0到100km/h加速只需要4.2秒。日本已经成为全球电动汽车产业发展最快速与成熟的国家。
法国是对电动汽车的发展最为重视的国家，国家出台一系列的政策以扶持电动汽车产业的发展，并鼓励汽车企业对电动汽车的研发。由于有优秀的大环境，法国汽车企业跟政府进行合作，推出SAFT电动汽车动力电池公司。
美国是最早的汽车开发国家，近些年也把电动汽车作为美国国家战略的一部分。1976年美国开会通过《电动汽车和混合汽车的研究开发与样车试用法令》，以美国能源部为中心，对纯电动汽车的研发提供进一步的财政支持，以扶持电动汽车产业的发展与提高美国电动汽车在国际上面的竞争力。1991年美国的三大汽车龙头企业又联合开发出新型的电动电池。美国汽车企业也研发多多款电动汽车比如Focus FC5、P2000、Ford Escape Hybrid等汽车。福特在2002年又研发出THINK，可以持续行驶85公里，最高车速达到90km/h，蓄电池的使用寿命可以达到10左右，充电简单适合家用。
1.2.2 国内电动汽车发展
跟国际汽车强国相比，我国的电动汽车产业的起步较晚，发展不叫落后，但我国投入了大量的人力、财力对电动汽车进行研究，国内的各大汽车企业、科研机构也对电动汽车的发展持乐观态度，但仍然处于实验阶段。早在“八五”期间我国就开始对电动汽车展开研究，到“九五”的时候又成立“空气净化工程”接着到“十五”，“十五”的目标主要是解决电动汽车的关键技术，实现电动汽车的开发并让电动汽车产业化。“十五”的主要内容是包括电动汽车的总成设计、电机驱动系统、动力电池及其管理模块和动力总成控制系统这四个方面。
我国还在2001年起动关于电动汽车科技专项的“863计划”，这是中国有史以来最大的科研专项，三大汽车企业和各大科研机构参与研发，建立三纵三横的开发布局，三纵是混合动力汽车、电动汽车与燃料电池汽车；三横是驱动电机、动力蓄电池与多能源动力总成控制。目前以“三纵三横”布局的形式在电动汽车方面取得重要突破。国外虽然已经推出了纯电动汽车，但我国也有像比亚迪e6、江淮iEV的电动汽车问世。比亚迪e6采用电机驱动，e6的电动电池与启动电池都是我国自主研制的ET-POWER电池，最大功率为75KW，百公里加速时间只要15秒，最高车速140km/h，在综合工况下最大行驶距离是350公里是世界上续航距离最长的电动汽车。
虽然我国在电动汽车方面取得了一些成果，但与国外发达国家相比仍然有很大差距比如可靠性差、行驶里程数低、整车零件集成化低，另外相关政策法规不完善，电动汽车配套设施不足，普及率不高等缺陷。但是即便如此，电动汽车仍然会成为我国未来汽车产业研发的重中之重，我国会继续进行对电动汽车核心技术的研发并培养自主研发能力，让我国实现从“汽车大国”到“汽车强国”的转变。
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