摘 要

随着世界能源问题的日益严重和人们对环境保护的逐渐重视，传统汽车由于消耗大量化石燃料和严重的污染问题，已经不再符合当前世界的需求。相比于传统内燃机汽车，纯电动汽车有着巨大的优势，比如能源利用率高，效率高，无排放污染等。这些优势对于缓解能源压力和污染问题有着重大意义，因此世界各国都对于纯电动汽车的发展投入了大量的关注。

本文根据给定的整车参数和动力性能指标，首先简述了纯电动汽车的基本结构组成和工作原理，选择了电机和电池的类型。之后又进行了电机功率、转速、转矩等各项参数的计算。根据续航里程，计算了电池组总电压总容量等参数。通过计算确定了传动系统的传动比范围，采用了固定档位变速器，并确定了传动比。

结束参数计算后，利用汽车仿真软件CRUISE建立了整车模型，并对计算匹配的参数进行动力性和经济性仿真，仿真结果表明匹配的参数是符合要求的。

关键词：纯电动轿车，动力系统，匹配，仿真

Abstract

The world energy problem increasingly serious and people take seriously gradually to the environmental protection, the traditional car due to consume a large amount of fossil fuel and serious pollution problems, no longer meet the current needs of the world. Compared with traditional internal combustion engines, pure electric vehicles have great advantages, such as high energy efficiency, high efficiency and no emission pollution. These advantages are of great significance in alleviating energy pressure and pollution problems. Therefore, all countries and society have paid much attention to the development of pure electric vehicles.

According to the given vehicle parameters and dynamic performance indexes, the basic structure and working principle of the pure electric vehicle are briefly introduced, and the types of motors and batteries are selected. Then the power, speed and torque of the motor are calculated. According to the endurance distance, the total voltage capacity and other parameters of the battery pack are also calculated. The transmission ratio range of the transmission system is determined by calculation, the fixed gear transmission is adopted, and the transmission ratio is determined.

After parameter calculation, the whole vehicle model was established based on CRUISE vehicle simulation software, and the power performance and fuel economy of matching parameters calculated simulation, simulation results show that the parameter matching is meet the requirements.

Keyword: Pure electric car, Power system, matching, simulation

目录

第1章 绪论 1

1.1课题背景及选题意义 1

1.2国内外纯电动汽车的发展现状 2

1.2.1国外纯电动汽车的发展现状 2

1.2.2国内纯电动汽车的发展现状 4

第2章 纯电动轿车工作原理和关键部件选择 5

2.1纯电动轿车的基本结构和工作原理 5

2.2纯电动轿车关联部件的选择 5

2.2.1驱动电机的选择 5

2.2.2车载电池的选择 6

第3章 纯电动轿车动力系统参数匹配 7

3.1纯电动轿车的整车基本参数 7

3.2纯电动轿车动力电机参数匹配 7

3.2.1纯电动轿车电机额定功率及峰值功率的匹配 8

3.2.2纯电动轿车动力电机额定转速和峰值转速匹配 9

3.2.3纯电动轿车电机额定转矩和峰值转矩的匹配 10

3.2.4纯电动轿车额定电压的选择 10

3.3纯电动轿车动力电池参数匹配 11

3.3.1纯电动轿车动力电池组电压的确定 11

3.3.2纯电动轿车动力电池组容量的确定 11

3.3.3纯电动轿车动力电池组电池数量计算 12

3.4纯电动轿车动力传动参数设计 13

3.4.1纯电动轿车传动系最小传动比的计算 13

3.4.2纯电动轿车传动系最大传动比计算 14

3.4.3纯电动汽车传动系档位数的选择及传动比的确定 14

第4章 纯电动轿车CRUISE仿真模型的建立及性能分析 15

4.1仿真软件CRUISE介绍 15

4.2纯电动轿车的CRUISE模型的建立 15

4.3仿真结果分析 16

4.3.1百公里加速时间分析 16

4.3.2最高车速仿真分析 17

4.3.3爬坡能力仿真分析 18

4.3.4汽车续航里程仿真分析 19

第5章 总结与展望 20

5.1 论文总结 20

5.1 研究展望 20

参考文献 21

致 谢 22

第1章 绪论

1.1课题背景及选题意义

汽车自十九世纪诞生以来，给人类带来了空前的便利，大大提高了人类的活动空间和出行运输效率。这一百多年来，汽车工业得到了飞速发展，世界汽车每年保有量也节节攀高。新中国成立以来，我国的汽车工业也发展迅速，不仅在汽车技术上不断追赶发达国家的脚步，汽车的保有量也连创新高。截止2017年底，中国汽车保有量已经达到2.17亿，汽车驾驶人达3.42亿人。

但是目前世界上包括我国的汽车大部分都是传统的内燃机汽车，虽然技术已经很成熟，成本控制的比较低廉，产业链也比较完善，但传统汽车带来的问题也越来越严重，这不能不引起我们的重视。

传统汽车的副作用主要有以下几点^[1]。第一是能源危机。由于汽车使用化石燃料，所以随着汽车保有量的增加，化石燃料的消耗量也会越来越大，而化石燃料的储量在短期内不会增加，长期下去将会危害能源安全。而在我国，统计显示，汽车占用了我国汽油柴油消费的一半，每年新增燃油的七成是被汽车所使用。而由于我国的原油储量不足以支持如此大的消耗，只能依赖于向外国进口原油，目前对进口依赖程度已经达到了百分之六十，而且这个数字还在持续攀高，这对于我国的能源安全是一个巨大的挑战。

第二是环境污染问题。传统内燃机汽车每年消耗大量燃油的同时，也产生了大量的污染物。其中对大气的污染包括氮氧化物、硫化物等，它们会加速温度效应、形成酸雨、破坏臭氧层。不仅如此，汽车污染物中的PM2.5直接导致了雾霾天气，它对人体健康有着巨大的危害。除了排放污染物之外，传统汽车还会带来噪音污染，比如轮胎噪声，发动机噪声等等，这些会干扰人们的日常生活，影响人们的正常生活和工作。

而随着科学技术水平的发展，尤其是新能源技术和电机技术的提高，电动汽车的发展水平也大大提高。而由于传统汽车存在的大量弊端以及人们对于能源问题和生活质量的日益重视，纯电动汽车受到了世界各国越发增多的关注和重视。各国政府、各大车企、全球各地的研究机构也开始对纯电动汽车投入越来越多的精力和重视。美国在本世纪初出台了著名的《能源政策法》^[2]，给予了纯电动汽车大幅的减税力度；欧洲国家在环保问题上更是不遑多让，比如法国政府对购买电动汽车的用户提供高额补贴，最高补贴可达3200欧元；英国政府在对传统汽车惩罚性地征收二氧化碳排放税的同时，却对新能源汽车免收公路税；德国政府规定在2015年之前购买电动汽车可享受10年免交行驶税，并要求各地市政府为纯电动汽车提供充电和停车优惠。而在亚洲国家，日本政府规定购买混合动力汽车可免除新车购置税，并能得到高达二十万美元的补贴，这些优惠政策也使日本成为全球新能源汽车销售最为火爆的市场之一；韩国购买一辆纯电动汽车政府最高补贴2300万韩元，用户还能享受到420万美元的税收减免。

我国传统汽车工业由于起步时间较晚，技术水平也比发达国家要弱，所以与发达国家的差距很难缩小，想在传统汽车上实现新的突破难度太大。而由于新能源汽车是一个新兴的汽车产业，各项技术和研究可以说是处于一种百废待兴的状态，属于一片蓝海。我国可以在新能源汽车的发展中取得巨大进展，并争取能在新能源汽车的竞争中掌握关键核心技术并占据核心地位。因此，电动汽车是我国实现在汽车行业赶超发达国家的一个重大机遇。纯电动汽车的优点^[3]主要有以下几点:
(1)能解决能源危机问题。因为电动汽车主要使用电能，而电能的来源相当广泛，如太阳能等等可再生能源，因此不用担心能源枯竭。而且电动汽车的能量效率也大大高于传统内燃机汽车，能达到百分之八十左右，而传统汽车只有不到百分之四十。因此电动汽车能有效缓解能源压力。
(2)几乎零排放，新能源汽车可以有效解决污染问题。
(3)噪音污染小，相比于传统汽车所使用的噪音较大的内燃机，电动汽车使用的是噪音比较小的电机，因此能大大减少噪音。
(4)因为电动汽车只使用蓄电池作为能量源，省去了发动机，油箱，冷却和排气系统，所以结构比较简单，布置也更加灵活多样。

1.2国内外纯电动汽车的发展现状

随着电动汽车技术的愈发成熟以及社会对电动汽车给予越来越大的关注，国内外的各大汽车企业也纷纷加入了研究生产电动汽车的行列中来，个个都想在这片蓝海上抢占地盘，唯恐在这个新兴领域失去竞争力。因此市场上也陆续出现了各种各样的电动汽车作为交通工具，人们对于汽车环保节能的重视也越来越大。经过世界各地研究人员们的不懈努力，电动汽车技术实现了巨大的进步，也展现了更为广阔的发展前景。

1.2.1国外纯电动汽车的发展现状

美国在二十世纪初也对电动汽车有着比较深入的研究，但由于当时电气方面的技术还比较落后，电动汽车自身的技术研究也处于起步阶段，产业化难以实现，所以后来发展比较缓慢。

在发达国家，由于经济水平和生活水平相对比较高，民众对于电动汽车的需求也越来越大，新能源技术也比较先进，在这些因素推动之下，政府不得不投入大量的人力物力进行电动汽车研究。主要措施有为推动电动汽车发展提供政策支持，增加电动汽车研究的经费投入，给购买电动汽车的用户适当的补贴和优惠，同时增加对传统内燃机汽车用户的税收。