电动汽车传动系统原理分析本科生设计Word文档下载推荐.docx

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人类进入21世纪以来，工业生产飞速发展。

随着工业技术的不断进步，汽车制造业也逐步创新。

众所周知，汽车产业的发展离不开石油，然而全球石油总量是有限的，随着人类不断地开采，石油资源日益短缺，能源危机已经成为了一个世界性问题。

另一方面，环境污染也日益加剧，汽车尾气排放是造成环境污染的主要原因之一。

所以零尾气排放的电动汽车逐渐扮演了重要角色。

各个国家都大力发展新能源汽车，电动汽车的研发应运而生。

电动汽车传动系统包括：

蓄电池、电动机、控制器和其他机械传动装置。

电动汽车传动系统是电动汽车的核心技术，本文主要对组成电动汽车传动系统的蓄电池、电动机、控制器和机械装置部分的结构和工作原理进行阐述。

关键词：

电动汽车；

传动系统；

蓄电池；

电动机；

控制器

Abstract

Since21stcentury,theindustryofnaturegrowingrapidly.Withtheincessantdevelopmentofindustry,theautomobileindustry,wearealmostrunoutofthepetroleuminthewholeworld,whichmakestheenergycrisisaglobalissue.Besides,environmentalpollutionisgettingworseandworse.Automobileemissionisoneofthemainfactorthatcausethepollution.Astheresult,theroleofelectricvehicle（EV）,whichiswithzero-emission,becomesmoreandmoreimportant.ManycountriesvigorouslydevelopthenewenergyautomobileandthengivebirthtotheresearchonEV.

ThetransmissionsystemofEVincluding:

battery,electricmotor,controllerandothermechanictransmissiondevice.ThetransmissionsystemisthecoretechnologyofEV.Thisthesismainlydescribesthestructureandprincipleofthebattery,electricmotor,controllerandmechanicdeviceofthetransmissionsystemofEV.

Keyword：

EV,transmissionsystem,battery,electricmotor,controller

第1章电动汽车概述

1.1电动汽车的简介

电动汽车（EV）是指那些以各种电池作为动力提供源，车轮运动靠电动机驱动，符合各种国家、国际法规要求的车辆[]。

电动汽车具有下列优点：

1.1.1污染小，噪声低

电动汽车没有传统汽车的内燃机，工作时没有尾气排放，对环境保护十分有益，业内具有“零污染”的美誉。

同时它不具有内燃机工作时产生的各种噪音，是驾驶员和乘客舒适性增加。

1.1.2结构简单，使用方便

电动汽车比传统内燃机汽车结构简单，零件有所减少，维修方便，保养费用低（电动机无需过多保养），更为突出的是电动汽车操纵简便。

1.1.3能源利用率高，多样化

试验研究表明，电动汽车的能源转化率已远远超过普通内燃机汽车，尤其在城市行驶过程中，普通汽车走走停停，运行速度低，燃料利用率大大减低，同种情况下电动汽车优势明显。

当普通汽车怠速时仍然消耗燃料，电动汽车停止时完全不消耗电能，制动过程中，还可以将实现能量转化回收利用。

其次，电动汽车减少了传统汽车对石油的依赖，其蓄电池电量来源广泛，同时体现了减少环境污染的特点。

1.2电动汽车的分类

1.2.1纯电动汽车

纯电动汽车的动力源来自蓄电池，蓄电池供能电动机，电动机驱动车轮运动。

所以其又称蓄电池电动汽车。

纯电动汽车主要由蓄电池、电池管理系统、驱动电机和驱动系统、车身底盘，以及安全保护系统组成。

1.2.2燃料电池电动汽车

燃料电池电动汽车使用氢气作为燃料，氢气与氧气发生化学反应，将燃料的化学能转化为电能，以此驱动汽车行驶。

燃料发生化学反应过程中产物为水，其能源转换效率高，是传统内燃机汽车的2到3倍，同时，燃料电池电动汽车也具有无污染，零排放，无噪声等优点，是一种理想的车辆。

1.2.3混合动力电动汽车

混合动力电动汽车，是当前还找不到理想的高质量比能量和高质量比功率的车载电源之前，电动汽车发展进程中的一种过度产物，同时它也是一种独立的车型。

国际有个叫国际电力机车委员会的组织，根据这个组织的建议，混合动力电动汽车是指动力源由两种或者多种装置提供的车辆。

这些动能提供装置可以以多种方式组合，组合的方式分为：

串联式、并联式、混联式和复合式等[]。

1.3电动汽车的发展简史

1.3.1早期电动汽车的发展

1881年，巴黎国际电气展览会上，展出的由法国人古斯塔夫·

特鲁夫研制的电动三轮车，是世界上第一辆电动汽车。

其采用铅酸充电电池和直流电动机，能实际使用，这辆车的诞生具有划时代的意义。

1882年，英国的威廉·

爱德华·

阿顿和约翰·

培里也合作研制出一辆电动三轮车，其车速虽然只有9mile，简称DCT，其结构如图2-3所示。

和通常的自动变速器不同，虽然它也叫自动变速器，但是它是基于手动变速器而来。

通常我们知道手动变速器具有灵活性的特点，自动变速器具有舒适性是特点，自然，双离合自动变速器具有上述两个优点，与此同时，最大的优点是可以进行无间断的动力输出。

在传动的手动挡汽车中，驾驶员换挡过程中，因为踩下离合踏板，会用动力中断的一瞬间，才可以变换不同的齿轮啮合，这样就会导致输出有多断续，在追求动力输出上是个很大的缺陷。

而双离合采用两个离合器，巧妙的解决了这个动力瞬间中断的问题。

世面常见应用的双离合自动变速器主要有两类。

汽车很多零件中常见的两个词：

“干式”和“湿式”，DCT同样分为干式”双离合变速器与“湿式”双离合变速器两类。

与其他零件类似，不同类型有各自类型的优缺点。

对于“干式”双离合变速器来说，它具有相对的反应灵敏性，但恰恰因为“干式”，缺少润滑，摩擦阻力大，对离合器片的磨损会比较严重。

而“湿式”双离合器在一定程度上可以减少离合器片的摩擦受损，但由于结构中有电子液压系统，通过这个系统控制，增加了系统的复杂性，效率会略微降低，同时也会出现一定的迟缓现象。

总的来说，各有千秋。

与手动变速器不同，DCT顾名思义有两个离合器，就需要有两根输入轴，这两个离合器分别与各自的输入轴相连接，传统汽车换挡过程中需要踩下离合器踏板，而在双离合自动变速下不需要有踩下离合器踏板的环节，整个过程都是通过积成电子模块来控制的。

与通常自动变速器一样，驾驶员可以把档位一直处在D档，汽车会根据不同驾驶条件自动调换档位，实现自动变速器的功能。

在双离合变速器中，除了有两根输入轴外，还有很关键的空心轴和实心轴，以六个前进挡和一个倒档的汽车为例，当一个离合器通过实心轴控制1档、3档、和5档的同时，另外一个离合器已经通过空心轴做好了控制2档、4档、6档和倒档的准备，所以在换挡过程中，下一个档位已经提前准备完毕，不会出现动力瞬时中断的情况。

图2-3为双离合自动变速器的结构图。

图2-3双离合变速器结构图

2.2.2差速器

此处不介绍传统汽车机械式差速器，介绍一种电子差速器。

与开式差速器相比，电子差速器锁在机械结构上并没有过多改变，它的结构和特性还是与之相同，装有电子差速器锁的汽车通常配ABS系统和EBD系统。

通过与上述两系统配合，从而使一侧的车轮实现制动打滑动作，来实现两侧车轮转弯时的转速差。

在公路上，它是一项强大的技术优势，能够提高抓地力，在车辆性能、方向稳定性、主动安全性和操作反馈方面具有显著优势。

●优点：

安全性好，不会损坏车辆。

缺点：

比传统差速器造价昂贵，通常这类差速锁会使用在比较高档的汽车产品中；

由于使用环境不同，可能在使用过程中处于严酷的环境中，从可靠性方面来讲，电子产品的可靠性会稍微逊色。

第3章蓄电池

作为一种能量的存储装置，电池是电动汽车的最关键部分，是车辆的动力之源，恰恰因为其重要程度，电动汽车的发展受电池的制约性很强。

虽然电动汽车比内燃机汽车有着诸多优点，但是与其相竞争，关键还是要开发出比功率大、比能量高、成本低、使用寿命长的先进电池。

3.1蓄电池的数学模型分析

通常，我们在建立蓄电池模型过程中，采用内阻模型。

这种模型把电池看成为一个理想电压源和电阻串联的等效电路，它的模型简图如图3-1所示。

图3-1蓄电池内阻模型图

其中：

E0--是单个电池的电动势（V）；

U--工作电压（V）；

I--工作电流（A）；

Rint--等效内阻（Ω）

由图所以可以得到电压特性方程为：

（3-1）

电池的电动势E0和电池的内阻Rint同时受多个不同因素的影响，随着电池的状态变化，其数值也不断变化，但是在通常情况下，只考虑一些主要因素的影响，为了简化计算，通常电池的放电功率为：

（3-2）

电池的放电效率为：

η==（3-3）

最大输出功率为：

（3-4）

其中Pbmax是个理论值，在实际过程中，电池的寿命会因为放电电流过大，电池发热过度而减短。

因此，电池的工作电压通常在23到1倍E0D范围内。

这样可以使电池的输出功率较高。

实际中，电池的最大功率应当限定为；

（3-5）

3.2铅酸电池

铅酸电池从1859年发明至今已有140多年的历史，铅酸电池的有关理论与技术都取得了许多突破性的进展。

铅酸电池具有很多优点，最大的优点就是成本低。

同时也具有可逆性好、适用性宽、大电流放电性能良好等优点，被广泛使用于车辆、电力、采掘等行业。

3.2.1铅酸电池的组成

铅酸蓄电池的主要组成部分是由正负极板、电解液、隔板、溢气阀、外壳等[]。

极板作为其核心部件，正负极板上都有活性物质。

通常把二氧化铅涂在正极板上，负极板上通常涂有纯的金属铅，二氧化铅和铅作为活性物质。

隔板的作用是使正、负极板之间形成绝缘层，防止其短路。

电解液是一种传递的载体，通常电解液是一定比例的硫酸与水配制而成。

主要作用是参与电化学反应，作为活性物质之一，是铅酸电池的重要组成

溢气阀安装在蓄电池顶部，作用是密封、防暴等。

图3-2铅酸电池结构图

铅酸电池的优缺点：

●输出电压较高，为2.1V；

●成本低，价格较为便宜；

●输出电流范围广，尺寸大小按需所变；

●高倍率放电性好，可用于引擎起动；

●高低温性好，工作环境可为-40C-60C；

●电能转化效率高达60%；

●方便识别电荷状态。

铅酸电池的缺点：

●比能量低；

●充电时间长；

●使用寿命短、成本高；

●铅存在重金属污染问题。

3.2.2铅酸蓄电池的工作原理

铅酸