纯电动汽车设计方案.docx
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纯电动汽车设计方案
一、汽车产品定位…………………………………………3
二、汽车底盘布置形式……………………………………4
三、驱动电机的选择………………………………………5
四、蓄电池的选择…………………………………………8
五、技术参数………………………………………………10
六、成本分析………………………………………………11
七、后记……………………………………………………12
一、汽车产品定位
二、汽车底盘布置形式
采用电动机前置前驱形式，变速驱动桥将变速器、主减速器和差速器安装在同一个外壳（常称为变速器壳）之内。
这样可以有效地简化结构，减小体积，提高传动效率。
而且取消了传动轴，可使汽车自重减轻。
电池组安装在前后两排座椅下。
三、驱动电机的选择
电动汽车电机是将电源电能转换为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮的汽车驱动装置，该电机与其他电机相比具有体积小、重量轻、效率高且高效区范围广、调速性能好等特点。
电动汽车用电动机在需要满足汽车行走的功能同时，还应满足行车时的舒适性、耐环境性、一次充电的续行里程等性能，该电机要求比普通工业用电动机更为严格的技术规范，还希望有如下功能：
体积小，重量轻。
减小有限的车载空间，特别是总质量的减小，在整个运行范围内高效率。
一次充电续行里程长，特别是行走方式频繁改变时，低负载运行时，也有较高的效率。
低速大转矩特性及宽范围内的恒功率特性。
综合上述原因考虑我们初步选定永磁无刷直流电机作为驱动电机。
无刷直流电机优点是：
1电机外特性好，非常符合电动车辆的负载特性，尤其是电机具有可贵的低速大转矩特性，能够提供大的起动转矩，满足车辆的加速要求。
2速度范围宽，电机可以在低中高大速度范围内运行，而有刷电机由于受机械换向的影响，电机只能在中低速下运行。
3电机效率高，尤其是在轻载车况下，电机仍能保持较高的效率，这对珍贵的电池能量是很重要的。
4过载能力强，这种电机比Y系列电动机可提高过载能力2倍以上，满足车辆的突起堵转需要。
5再生制动效果好，因电机转子具有很高的永久磁场，在汽车下坡或制动时电机可完全进入发电机状态，给电池充电，同时起到电制动作用，减轻机械刹车负担。
6电机体积小、重量轻、比功率大、可有效地减轻重量、节省空间。
7电机无机械换向器，采用全封闭式结构，防止尘土进入电机内部，可靠性高。
8电机控制系统比异步电机简单。
缺点是电机本身比交流电机复杂，控制器比有刷直流电机复杂。
永磁无刷直流电机的技术数据：
参数
型号
电源
电压
V
额定
电压
V
额定
功率
kW
额定
转速
rpm
额定
效率
%
最大
功率
kW
最高
电压
V
最高
转速
rpm
最大
转矩
N.m
工作制
min
外形尺寸
直径*长度
mm*mm
重量
Kg
ZYCD-3
144
120
2.5
2500
92
4
144
3000
25
S1
Φ165*265
25
384
2.5
2500
92
4
S1
Φ200*220
27
120
2.5
3000
92
S1
Φ165*260
27
ZYCD-6
120
100
5.5
3300
92
9
120
4000
45
S2-60
Φ190*270
31
ZYCD-10
120
96
10
1600
92
15
120
2000
150
S2-40
Φ219*415
75
288
216
10
3000
93
15
280
4000
80
S1
Φ216*340
55
ZYCD-15
120
100
15
3000
92
36
120
3600
120
S2-60
Φ245*454
84
ZYCD-20
288
216
18.5
3000
92
32
280
4000
150
S1
Φ245*470
85
144
120
20
3000
92
35
144
3600
S1
Φ294*500
120
400
20
2000
93
S1
Φ294*504
123
800
20
4000
93
S1
Φ294*504
125
ZYCD-30
240
180
30
3000
94
50
240
4000
250
S1
Φ294*504
123
288
210
30
3000
94
50
280
4000
S1
Φ294*517
125
ZYCD-45
288
210
40
3000
93
60
288
4000
300
S1
Φ294*580
142
ZYCD-60
288
55
3000
93
75
400
S2-60
Φ420*650
320
384
350
60
2000
92
100
384
2500
1000
S2-60
Φ420*670
300
ZYCD-75
384
288
75
2500
94
125
384
3400
1050
S2-90
Φ460*800
410
384
288
75
2700
94
125
384
3600
1200
S2-90
Φ460*1000
500
综合电动汽车的动力要求通过上表对比我们选定型号ZYCD-30为驱动电机。
安装型式
安装结构型式代号
安装结构型式
机座号
单轴伸
双轴伸
机壳外圆安装
A5
AA5
55-110
端盖凸缘安装
A3
AA3
55-110
底脚安装
A1
AA1
90-110
使用条件
1、海拔不超过4000m；
2、环境温度：
-25℃～+40℃；
3、相对湿度：
≤95%（25℃时）；
4、允许温升：
不超过75k（海拔 为1000m时）
接线说明
四、蓄电池的选择
电动汽车发展的最大因素是动力蓄电池，应用在电动汽车上的电源系统应有以下要求：
（1）高的比能量和能量密度；
（2）高的比功率和功率密度；
（3）快速充电和深度放电的能力；
（4）使用寿命长；
（5）自放电率小，充电效率高；；
（6）安全性能良好，且成本低廉；
（7）免维修；
（8）对环境无危害，可回收性好。
以下是几种蓄电池特性的比较
单体电压（V）
比能量
（W/h/kg）
比功率
（（W/kg）
循环寿命
（次）
参考价格
（US$/kWh）
铅酸蓄电池
2
30-45
200-300
400-600
150
镍-镉
1.2
40-60
150-350
600-1200
300
镍-锌
1.6
60-65
150-300
600-1200
200-350
锌空气
1.4
350
105
——
90-120
钠-硫
2.0
100
200
800
250-450
锂离子
3.6~4.0
150
1500
800-1200
>200
超级电容
1.8
10000
>3000
≥100000
25000
（注：
——表示缺少数据）
总之，
（1）铅酸蓄电池技术最成熟，最安全，成本也低，是电动汽车的可选动力电源，但比能量、比功率都比较低。
（2）超级电容电池和飞轮电池的成本很高，不实惠。
（3）燃料电池是今后发展的重点方向，但目前存在成本高的问题。
（4）镍金属蓄电池要求有发展可靠的能量管理系统，系统比较复杂。
（5）锂离子蓄电池的单体电池电压大，体积小，比功率、比能量高，循环寿命长，相比之下更能够满足电动汽车的要求。
所以我们选择锂离子电池来作为动力电源。
选用电池
中航锂电（洛阳）有限公司是中航工业空空导弹研究院全资子公司，是一家拥有先进管理、技术、制造能力的现代企业。
公司是专业从事锂离子动力电池、电源管理系统的研发和生产，是国内领先的生产100AH以上大功率、高容量、高电压锂离子动力电池制造专业公司，是承担国家863重大专项“大容量磷酸铁锂动力电池及动力模块技术开发”的单位。
所以我们选用中航锂电（洛阳）有限公司生产的锂离子蓄电池。
中航锂电（洛阳）有限公司生产的单体电池规格型号有：
SE60AHA、SE100AHA、SE400AHA、SE40AHA、SE130AHA、SE180AHA、SH40AH，它们的额定电压均为3.2V，则单体电池的总数为240/3.2=75个。
其中SE60AHA应用于电瓶车，SE40AHA、SH40AH应用于电动摩托车，SE180AHA应用于火车，SE400AHA应用于公共汽车，SE100AHA、SE130AHA应用于电动汽车。
由于SE100AHA的重量比SE130AHA小1.4kg左右，所以选用SE100AHA，为了能增大电池的容量，再并联75个单体电池，这样电池的总容量便达到200AH。
SE100AHA单体电池的描述如下：
单体电池尺寸
电池放电曲线图
电池性能指标
项目名称
SE100AHA
额定容量（AH）
100
额定电压（V）
3.2
内阻（1kHz AC,mΩ）
≤0.9
充电截止电压（cccv模式，V）
3.6
放电截止电压（V）
2.5
标准充电电流（0.3C，A）
80
最大瞬间放电电流（持续时间10s，A）
800
循环寿命（0.3C充放，80%DOD）
2000
工作温度范围
充电
0℃～55℃
放电
-25℃～55℃
储存温度范围
-25℃～45℃
重量（Kg）
3.1±0.1
壳体材料
塑料
五、技术参数
长*宽*高：
3460*1618*1465
轴距：
2340
电动机前置前驱
主减速器传动比i0=2.13
轮胎规格：
165/60R14（165为轮胎的名义断面宽度/mm、60为轮胎的高宽比/%、R表示为子午线轮胎、14为安装轮辋的外径/inch其中1inch=25.4mm）
轮胎的半径：
r=H+1/2xd=165*60%+25.4x14/2=165*60%+355.6/2=276.8mm=0.2768m
质量：
车载五人为装载质量（包括驾驶员），以每个人的体重为75kg、货物的质量为55kg，则装载质量为75x5+55=430kg，整车装备质量为870kg，则总质量为430kg+870kg=1300kg。
最大爬坡度：
Ft=Ttqxig1xi0xηt/r=uxmxgxcosa+mxgxsina
有210x2.75x2.13x0.876/0.2768=0.013x13000xcosa+13000xsina
求得a=16.7º
即最大爬坡度为i=30%
变速器传动比（自行设计）i0=2.13ig1=2.75ig2=2ig3=1.5ig4=1i倒=-2.45
汽车的最大速度：
Vmax=0.377xrxn/（ig4xi（））=0.377x0.2768x3000/1x2.13=147km/h
百公里加速时间：
1档：
减速比=i0*ig1=2.13*2.75=5.8577
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