摘 要

动力总成部件作为整车的核心部件之一，其性能的好坏直接影响着整辆车的动力性和经济性的好坏。对电动汽车动力总成的研究能使电动汽车在续驶里程等相对于传统汽车不足的方面大大改善，促进电动车的发展，从而解决汽车的污染问题和减缓能源危机。

本文的内容有：总结阐述当前新能源汽车动力总成研究的现状；设计和校核目标车辆的动力总成；根据所匹配设计的参数进行整车的仿真验算。主旨思想是在满足续航里程和动力性参数得基础上进行相应的部件的设计。其中设计内容主要有电动机和电池的参数匹配设计、传动系的设计和轴的设计校核。进行的仿真主要为0-100km/h的动力性仿真和等速工况和NEDC工况续航里程的仿真。

关键词：电动汽车，动力总成，参数设计与仿真

Abstract

As one of the core components of the whole vehicle, the powertrain components directly affect the power and economy of the whole vehicle. The research on the electric vehicle powertrain can greatly improve the electric vehicle's mileage and other aspects compared with the traditional automobile, and promote the development of electric vehicles to solve the automobile pollution problem and slow down the energy crisis.

The contents of this paper are as follows: summarizing the current status of the research on the powertrain of the new energy vehicle; designing and checking the powertrain of the target vehicle; and carrying out the simulation verification of the vehicle according to the parameters of the matched design. The main idea is to design the corresponding components based on the parameters of the cruising range and dynamic parameters. The design content mainly includes the parameter matching design of the motor and battery, the design of the drive train and the design check of the shaft. The simulations were mainly carried out for the dynamic simulation of 0-100 km/h and the simulation of the constant speed conditions and NEDC operating range.

Key words: electric vehicle, power assembly, parameter design and simulation

目 录

第 1 章 绪论 1

1.1 研究目的和意义 1

1.2纯电动汽车动力总成研究现状 1

1.3本次设计任务车型参数 2

第 2 章 动力系统参数匹配 3

2.1 传动系统选择 3

2.2 整车动力系统参数匹配选型 4

2.2.1电机参数匹配选型 4

2.2.2动力电池参数匹配设计 7

2.2.3传动系参数设计 9

2.2.4差速器参数设计 14

第 3 章 轴的设计与校核 18

3.1 轴设计 18

3.1.1 输入轴的设计 18

3.1.2 输出轴的设计 19

3.2 轴的强度校核 20

3.2.1 输入轴的强度校核 21

3.2.2 输出轴的强度校核 22

第 4 章 纯电动汽车仿真建模 23

4.1 纯电动汽车动力性仿真 23

4.2 纯电动汽车的经济性仿真 24

第 5 章 总结 26

参考文献 27

绪论

研究目的和意义

由于环境污染问题和能源危机问题的日益加剧，减少汽车的能源消耗和环境污染在当前显得尤为重要。现今汽车行业除了在进一步提高传统燃油车的燃油经济性上做努力之外，对在节能环保方面有突出优势的电动汽车也加大了研究力度。动力总成系统是电动汽车的核心系统之一，电动汽车性能的优良主要取决于其动力总成系统性能的优良，因此在满足整车性能要求的基础上合理选择合适的动力总成的各项参数，不仅可以提高整车的动力性能，也能降低成本和提高续驶里程，从而增加其竞争力。因此，对纯电动汽车动力总成的相关研究设计，不仅能使汽车的能源更合理的分配，也能使电动汽车在续驶里程，操纵性等相对于传统车不足的方面大大改善，促进电动车的发展，从而解决汽车的污染问题和减缓能源危机。

本设计论文的目的主要是根据宝骏E200纯电动汽车的相关实车数据，通过几种设计思想和设计方法的比较，选出合适的方法并根据该方法完成对该车的动力总成设计的计算和设计图纸的绘制，并通过分析软件校验设计的合理性，最终达到可以较为清晰熟练的掌握纯电动汽车的动力总成系统的相关知识和设计方法。

1.2纯电动汽车动力总成研究现状

纯电动汽车的动力总成系统核心部件包括电池、驱动电机和传动系统等。整车所设计的动力总成系统性能的好坏对车辆的经济性、动力性和续驶里程等车辆的评价指标都有很大的影响。所以，汽车行业的各公司、学习和学者都对汽车动力总成的优劣性有加深的研究。部分国内外的动力总成研究成果如下。

在纯电动汽车关键部件的研究方向，清华大学的学者对目标电动汽车的磷酸铁锂电池进行了相关参数得研究，他们测试了该电池的各项性能参数的非线性变化，并建立了其耐久性模型，然后进行了该电池荷电状态的估算，这些实验数据对电动汽车的蓄电池的选择和使用有很大的参考价^[11]；而吉林大学的研究人员则对论文选择的永磁同步电机的控制策略进行了相关的研究工作，在论文文中他们使用了模糊控制理论来优化先前的电机控制方略，最终得出一些有价值的研究成果^[12]；天津大学的学者则在论文中对相关电机的控制策略进行了更细致的研究，他们对纯电动汽车分别以低速、中速以及高速行驶的三种不同工况给出了相对应的电机的控制策略，最终实现了目标车辆整车经济性的提高^[13]。

在整车的动力总成系统的研究方向，上海交大的朱正礼等研究员则把延长电动汽车的续航里程和降低成本作为论文研究的目标，并使用遗传算法来对电动汽车动力总成参数进行相关的优化^[14]；Chen jiao ,Tu等人把纯电动汽车动力性能和续驶里程作为研究目标，通过基于软件仿真的模型系统的研究了纯电动汽车动力驱动系统设计匹配主要参数的优化算法^[17]；Asanga Ratnaweera等以模糊理论为依据来进行汽车传动系统设计过程的优化，通过选用水平截集法进行模型的优化，然后运用粒子群法求解数学模型，最达到对所建立的整个数学模型的优化^[18]；周兵，江清华等学者则在论文中提出利用工况循环下的比能耗作为相关设计的优化目标，并把电动汽车动力性及档位的相关要求作为相应目标进行约束，然后使用用粒子群智能算法的方法，对目标车辆的速比进行优化设计，最终达到降低汽车能耗的目的，同时在论文中他们还提出可以把电动汽车起步时的加速过程和续航里程作为整车的动力性和经济性的目标函数，然后建立关于整车的动力性和经济性的传动比数值的模型，凭借相应的优化算法对两档设计的速比进行优化比较，最终得出经济效果最佳的一组。

1.3本次设计任务车型参数

本次设计任务车型为纯电动汽车宝骏E200，该车为微型车，故在设计动力传动系统是应注意其尺寸的大小。其车型参数如表1.1所示：

表 1.1 设计任务车型参数

动力系统参数匹配

传动系统选择

纯电动汽车是指将电能作为唯一动力源，并通过驱动电机来驱动汽车行驶的交通工具。以工作原理作为划分依据，可将纯电动汽车整体划分为三个部分，分别为电力驱动子系统，能源子系统和辅助子系统。其整车基本结构形式图如下图2.1所示。

图 2.1 纯电动汽车的基本结构

纯电动汽车动力传动系统的结构形式按照电力驱动子系统的构成的不同和各部件布置方式的不同有以下四种常见的形式，即机械驱动布置形式，机电集成驱动布置形式，机电一体驱动布置形式和轮毂电机驱动布置形式。如图2.2所示。

四种布置形式的特点如下：

图a)是机械驱动布置形式。与传统车相比，该布置结构形式只是将动力源由发动机变成了驱动电机，因此可由传统内燃车借鉴十分丰富成熟的经验用于设计和研发。但其占用空间过大，传动链过长，传动效率也较低。

图b)是机电集成驱动布置形式。该结构是直接舍弃了离合器和发动机，用驱动电机驱动动力传动机构运行，这使得这种结构缩小了传动系统的尺寸，缩短了传动链的长度，从而提高了传动效率的。

图c)是机电一体驱动布置形。其特点是差速器的功能是用两固定速比的减速机构和两驱动电机来实现的，通过两电机的同时以不同转速工作来实现差速的功能。相较于前面的结构形式，该结构又进行了进一步简化，但这一结构对实现差速的电机的控制技术有较高的要求。

图d)是轮毂电机驱动布置形式。其特点是直接将驱动电机装在轮毂上，使驱动电机直接驱动车轮行驶，但这使得这种结构形式对电机的性能和控制技术有了更高的要求。

a)机械驱动 b)机电集成驱动

c)机电一体驱动 d)轮毂电机驱动

M—电机 C-离合器 GB-变速箱 FG-固定速比减速机构 D-差速器

图 2.2 纯电动汽车动力传动形式

考虑到本次设计目标车辆为微型车，且目前大多数新能源汽车采用的都是结构形式和设计要求相对简单机电集成驱动的布置形式，故本次设计参考同类型汽车等因素后，也选用机电集成驱动的布置形式。

整车动力系统参数匹配选型

2.2.1电机参数匹配选型

1.驱动电机类型选取

电机系统的作用是提供纯电动汽车的动力输出，实现将电能转换为机械能输出，且需要在各种复杂多样的工况下仍能正常运行，故纯电动汽车的电机系统应具有以下的特征：

1. 能够满足起步、加速、爬坡等状态所需的功率和转矩。
2. 获得良好的驾驶乐趣和成员舒适性，调速范围越大越好。
3. 为保证电机工作稳定可靠，要求其具有合适的过载系数。

目前汽车行业用于纯电动汽车驱动系统的驱动电机类型有以下四种常见的类型：直流电机、交流感应电机、永磁电机和开关磁阻电机。各种电机的性能参数如下表2.1所示。

表 2.1 各类电机性能参数

参考同类型的汽车的选择和设计要求后，本次设计选用各方面性能都较好的永磁同步电机作为该车的驱动电机。

2.电机参数匹配

以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。

相关图片展示：