摘 要

燃料电池汽车是目前唯一能做到真正“零排放”的新能源汽车，同时在动力性上又能和传统汽车相媲美；然而，燃料电池汽车在续航里程上相比于传统客车还存在着不足，同时，氢气的制备、运输和储存技术还不够成熟且成本较高，加氢站无法大规模建设。基于以上原因，燃料电池汽车更适用于城市公交车。

本文基于对给定的燃料电池公交车的设计要求， 对汽车进行了整车参数选型匹配、各系统选型匹配计算、外形选型以及整车底盘的总布置设计。

首先，根据本次设计对燃料电池公交车的设计要求，参考市面上某款成熟的燃料电池公交车的设计，确定了整车的参数，包括空载质量、满载质量、最高车速、轴距、轮距等参数；对燃料电池公交车的外形进行选型，为后续的设计打下基础。

其次，对客车的驱动系统、制动系统、前后悬架、转向系统进行选型匹配计算，重点是驱动系统和制动系统的设计。确定整车的驱动形式、对电机、燃料电池和动力蓄电池等进行选型计算；确定制动系统的形式、对制动系统的制动力矩、制动系统储能供能装置等进行选型计算；对前后悬架、转型系统进行选型。

最后，在各系统设计完成后，对底盘进行总布置设计，将各系统总成合理地布置在底盘中的适当位置，使其能够正常工作。

本文对燃料电池公交车的整车设计、各系统的选型计算和底盘的布置进行了说明，可以为相关的整车总体设计提供参考。

关键词：燃料电池公交车；总体设计；驱动系统；制动系统；底盘布置

Abstract

Fuel cell buses have the advantage of zero-emissions that other types of passenger cars cannot match. At the same time, they are comparable to traditional bus in terms of dynamics; however, fuel cell buses still have deficiencies in terms of cruising range compared to traditional bus. Meanwhile, The preparation, transportation, and storage technologies of hydrogen are not mature enough and the cost is high. Hydrogenation stations cannot be built on a large scale. Based on the above reasons, fuel cell buses are more suitable for city buses.
       This article is based on the design requirements for a given fuel cell bus. The vehicle is selected for vehicle model selection, matching selection for each system selection, shape selection and overall layout of the chassis of the vehicle.
       First of all, according to the design requirements for fuel cell buses in this design, with reference to the design of a mature fuel cell bus in the market, the parameters of the vehicle are determined, including the no-load quality, full-load quality, maximum speed, wheelbase, Wheelbase and other parameters lay the foundation for the design of subsequent systems.
        Secondly, the passenger car's drive system, braking system, front and rear suspension, steering system selection and matching calculation, the focus is on the design of the drive system and braking system. Determine the drive form of the vehicle, calculate the selection of the motor, fuel cell, and power battery; determine the form of the brake system, the braking torque of the brake system, the energy storage device of the brake system, etc. ; Selection of front and rear suspensions and transformation systems.       

Finally, after the design of each system is completed, the shape of the fuel cell bus is selected; the overall layout of the chassis is designed, and the system assemblies are rationally arranged in the proper position in the chassis so that they can work normally.
This article describes the vehicle design of the fuel cell bus, the selection calculation of each system, and the layout of the chassis, which can provide reference for the overall design of the relevant vehicle.

Key Words：fuel cell bus; overall design; drive system; brake system; chassis layou

目 录

第一章 绪论 1

1.1汽车总体设计的目的及意义 1

1.2国内外部分相关企业燃料电池客车发展状况 1

1.3国内外部分相关课题研发状况 2

1.4从技术和市场的角度分析本次设计的必要性和可行性 2

第二章 整车参数选择 4

第三章 燃料电池电动客车驱动系统选型及参数匹配 7

3.1燃料电池动力系统选型： 7

3.2燃料电池动力系统部件选型 9

3.2.1燃料电池类型选择 9

3.2.2电动机类型选择 10

3.2.3蓄电池类型选择 11

3.3燃料电池驱动系统参数匹配 13

3.3.1电机参数匹配 13

3.3.2燃料电池参数匹配 17

3.3.3蓄电池参数匹配 18

第四章 制动系统总体设计 20

4.1制动系统理论计算 20

4.2制动系统储能及供能装置参数计算 24

4.2.1储气筒容积计算 25

4.2.2空压机参数计算 26

4.3制动能量回收策略 28

第五章 转向系统及前后悬架总体设计 29

5.1转向系统概述 29

5.2燃料电池客车转向系统选择 29

5.2.1机械式转向系统评价 29

5.2.2液压助力式转向系统评价 29

5.2.3电控液压助力转向系统评价 30

5.2.4电动助力转向系统评价 30

5.3悬架概述 31

5.4空气悬架简介 31

第六章 操纵稳定性及通过性评估 32

6.1操纵稳定性评估 32

6.2通过性评估 34

第七章 全文总结 36

参考文献 37

附录A 39

附录B 40

致 谢 43

第一章 绪论

1.1汽车总体设计的目的及意义

当前，全球能源、环境问题日益严重，世界各国都在积极寻求应对方案，在汽车领域大力推进新能源汽车的目的也正是如此。据估计，全球石油储备仅够用50年左右，而我国的石油只能支持国内消耗30年。到2020年，我国机动车的燃油需求量将达到2.56亿吨左右。能源短缺目前是全人类面临的日益严重的问题。

目前随着城市的发展，公共交通作为治理城市环境和交通堵塞问题的关键，日渐成为城市交通的主流趋势。虽然目前传统燃油公交车给人们带来了诸多方便、实惠，但是也对城市环境造成了一定的危害。燃料电池公交被认为是作为未来公共交通领域零排放的最佳解决方案之一，对于节能减排，治理城市环境污染，打造绿色城市具有重要的意义。

汽车的总体设计是基于产品的前期市场调研、开发项目的可行性研究、设计任务书的要求，实现车辆功能和性能的总体结构参数和性能参数的选取和确定。总体设计统领汽车设计的全过程，反应产品的概念设计和工程设计的总体要求，其设计成果有些已提前进入到产品设计任务书，更多的是对产品工程设计的后续部分起到引导、甚至是约束的作用。传统客车的驱动系统是由发动机、离合器、变速器、主减速器、差速器等构成，对于发动机需要有燃油供给系统。而燃料电池客车的驱动系统是以燃料电池直接带动电机，电机将动力传递至主减速器再传递到车轮。另外，燃料电池需要有氢气作为能源。所以，在整车的总体设计上，驱动系统以及和其相关的部件和传统客车会有着很大不同，而这些变化也会影响到客车其他部件的种类和性能参数的选择，例如制动系统和转向系统。这就要求在燃料电池客车总体设计上不能完全参照传统客车的设计方法和理念，在设计时要结合实际情况，关键部位要有所创新。燃料电池客车的总体设计的好坏会直接影响到接下来客车各总成和零部件的设计的质量。若总体设计不合格，则最后整车在性能参数和成本方面都无法达到预期水准，影响整车质量。综上，燃料电池客车总体设计在整个产品开发流程上处于一个非常重要的位置。

1.2国内外部分相关企业燃料电池客车发展状况

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