摘 要

随着全球石油的紧缺和环境污染的加剧，开发新型的环保节能型汽车成为现在汽车行业的一个热门研究方向，其中纯电动汽车将会是新能源汽车重点研究方向之一。目前客车的汽车的总数量上占有很大比重，其产生的尾气污染对环境的影响也十分严重，而开发的纯电动客车对减少环境污染和对石油资源的依赖具有很大的意义。同时纯电动客车的较高的能量利用率也使得其成为在今后的发展中具有举足轻重的地位。

目前在市场上已经有不少的汽车厂家生产有纯电动客车，通过参考市场上同级别的纯电动客车的，初步确定客车长宽高、载客量和性能目标。本文对电动汽车的基本结构和技术进行介绍，并分析了当前比较常见的几种电机和动力电池优缺点，并根据选择的整车性能目标对电动机参数、电池组参数、传动比分配和整车参数进行匹配和设计，并选择出适合所设计纯电动客车的动力传动系统布置方案。最后使用再通过建模把客车的底盘布置图表达出来。

关键词：纯电动客车；总布置；动力匹配；传动系统

Abstract

With the shortage of petroleum in the world and environmental pollution, the development of new environmental protection and energy saving cars has become a hot research direction in the automotive industry, and the pure electric vehicle will be one of the key research directions of new energy vehicles. At present, the total number of passenger cars has a large proportion, the pollution caused by tail gas pollution is very serious to the environment, the development of pure electric bus to reduce environmental pollution and dependence on petroleum is of great significance. At the same time, the high energy utilization rate of pure electric bus has made it become the important position in the development of the future. Based on the same type of grade pure electric bus, this paper tries to design the general layout of the pure electric tour bus. This paper of electric vehicle's basic structure and technology are introduced, analysis the advantages and disadvantages of several kinds of motor and power battery are analyzed, and according to the choice of the vehicle performance target matching and design the motor parameters, battery parameters, transmission ratio distribution and the parameters of the vehicle, the layout scheme of the power transmission system which is suitable for the design of pure electric bus is selected. Finally use CATIA to draw the corresponding chassis general layout.

Key words: pure electric bus; general layout; power matching; transmission system

目 录

第1章 绪 论 1

1.1研究的背景、内容和意义 1

1.2纯电动汽车国内外的发展现状 1

1.2.1国内纯电动汽车的发展现状 1

1.2.2国外纯电动汽车的发展现状 2

第2章 电动汽车的基本结构和技术 3

2.1纯电动汽车的基本结构 3

2.1.1电机驱动子系统 4

2.1.2能源子系统 4

2.1.3辅助子系统 4

2.2纯电动汽车关键技术 4

2.2.1电机技术 4

2.2.2电池技术 6

2.3整车基本参数和性能目标的选取 7

2.3.1整车基本参数的选取 7

2.3.2汽车的动力性参数 7

第3章 纯电动客车其它主要参数的选择 9

3.1纯电动客车形式的选择 9

3.2纯电动客车的电动机布置形式 9

3.3轴距、轮距和前后悬的确定 9

3.4客车的通过性参数和最小转弯半径 10

3.5轮胎的选择 10

第4章 驱动电机的参数匹配和电池组的选择 11

4.1驱动电机的参数计算和选择 11

4.1.1驱动电机功率的计算 11

4.1.2电动机额定转速与最大转速的选择 13

4.1.3驱动电机类型的选择 14

4.2 电机参数表 14

4.2电池组的选择 15

4.2.1电池数目的计算 15

4.2.2电池类型的选择 15

4.2.3电池组的布置方案 16

第5章传动系统参数设计与动力传动方案的确定 17

5.1传动系统参数设计 17

5.2动力传动方案的确定 18

第六章 总结与展望 21

6.1总结 21

6.2展望 21

参考文献 22

附录 23

致谢 25

第1章 绪 论

1.1研究的背景、内容和意义

石油资源的匮乏和环境污染是当前世界上许多国家面临的两大问题，传统燃油汽车的存在是造成这两大问题的重要因素。传统的燃油汽车在行驶过程中会排放大量的尾气，排放的尾气中含有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物、碳氢化合物、铅化物等许多有害物质。这些其他对人体健康和环境都会会产生很大的危害。比如尾气中的一氧化碳会和人体内的血红蛋白结合，降低血液的载氧能力，使人因缺氧而产生头痛窒息的感觉；尾气中的二氧化碳对全球的气温变暖影响重大；排放的二氧化硫在空气中与氧气结合，遇水产生酸雨；尾气中的氮氧化物和碳氢化合物在阳光作用下会生产臭氧，再和大气中其他成分结合会形成光化学烟雾。新能源汽车的出现在一定程度上缓解了环境污染的问题。与传统燃油汽车相比，纯电动汽车在污染排放方面提供强有力的解决方案。纯电动汽车是通过蓄电池提供电能，由电动机和转换器转换为机械能，这一过程中不会产生任何的废气排放^[1]。纯电动汽车以二次能源电能作为动力源。电能的来源是十分广泛的，水能、太阳能、核能、风能都能转化为电能，而且现在许多国家都在开发清洁能源来转换为电能，减少对传统石油资源的依赖。纯电动汽车在行驶过程中不仅可以实现“零排放”，而且由电动机所产生的噪声也比内燃机低，这对需要降低噪声的城市环境而言是十分重要的。同时纯电动汽车能够利用夜间电网进行充电，这提高了电网的利用率。所以电动汽车是符合未来汽车发展的一种趋势，已经成为新能源汽车的代表。

目前来说纯电动客车在我国发展是较快的，而且发展纯电动客车能有效低缓解我国石油短缺和环境污染的问题，这得到了政府的大力支持，本次课题选择纯电动旅游客车作为设计的对象。设计研究的主要内容包括整车基本参数与性能目标的确定，驱动电机参数的计算与选择，动力电池参数的计算及选择，传动比的设计及整车布置。整车布置包括驱动电机、传动系统、电池组、控制系统、座椅的布置等总成。本次设计对机械工艺不做深入研究。这次通过对纯电动客车的总布置设计加深对电动汽车的了解，积累电动客车相关方面的设计经验。

1.2纯电动汽车国内外的发展现状

1.2.1国内纯电动汽车的发展现状

现在我国正处于雾霾和石油资源紧缺的情况，长时间的雾霾表明我国在大气污染方面面临很大的压力。发展纯电动汽车是我国在汽车发展上的一个重要的机遇。加上纯电动汽车在能量转换效率方面比传统燃油汽车高，所以纯电动汽车成为我国重点发展的的一个科技项目。我国纯电动汽车的研究始于20世纪60年代，经过几十年的发展现在已经取得了很好的成果。在十五期间将纯电动汽车列入国家高新技术研究发展计划(863)，把电动汽车的发展作为重点发展的项目，争取在电动汽车的的关键技术领域取得大的效果，力争在电动汽车关键单元、系统集成技术及整车技术取得重大突破^[2]。之后还确立了“三纵三横”的研发布局。经过多年的研究开发，现在已经在小型纯电动汽车和大型公交车方面实现小规模生产和示范运行。如天津一汽公司承担的国家“863”计划—夏利纯电动轿车以通过验收；清华大学成立了北京清华新能源汽车工程中心，承担国家“863”项目—“能源电池城市客车整车技术的研究开发”和北京市科委有关的电动汽车研究课题^[3]；东风汽车公司与湖北省的高校和科技力量共同组成东风电动汽车股份有限公司，专门生产电动汽车^[4]。这些都表明我国的电动汽车在不断地紧跟世界的步伐。

1.2.2国外纯电动汽车的发展现状

在国外，尽管欧美和日本等汽车工业发达的国家在传统汽车领域已经取得很大领先，但对电动汽车的研究的依然十分重视，他们投入大量的人力物力在电动汽车的重要领域方面进行研究，还制定了一系列的法律法规来推进电动汽车行业的发展。如日本一直致力于电动汽车的推广，比如在纯电动汽车价格比较高的时候采取购买时补助的办法来促进消费，在2001年6月通过严格的汽车排放法案为电动汽车的发展铺道路，又在2009年6月日本政府制定电动汽车开发的详细日程表^[5]；1992年美国政府资助2.6亿美元，支持通用、福特、克莱斯勒三大汽车公司积极从事电动汽车的的开发^[6]，甚至强制性的电动汽车采购和严格的尾气排放来促进电动汽车的发展；欧洲各国成立了欧洲电动汽车协会，并获得来自欧洲经济委员会的大力支持^[6]。德国对电动汽车的开发和试验进行补助，并给以减税、低息贷款和补贴等优惠。可见对电动汽车的发展世界各国都尤为重视。

第2章 电动汽车的基本结构和技术

电动汽车（Electric Vehicle 简称EV）是以动力电池提供电能，通过电动机输出动力驱动车轮行驶的车辆。电动汽车包含有燃料电池电动汽车、混合动力汽车和纯电动汽车。纯电动汽车是完全以电能为动力源，采取的电机驱动的汽车。纯电动汽车与传统燃油汽车在外观上差别不大，主要区别在于动力传动系统、车速的控制方式和使用的能源。纯电动汽车的动力输出是以电动机代替发动机，其动力传递部件较燃油汽车简单，但需要相应的系统进行控制 。

2.1纯电动汽车的基本结构

纯电动汽车与传统燃油汽车在车身和电器设备方面基本相同，但在底盘部分因为电动汽车的动力可以通过电线来传递，所以可以省去一部分传统燃油汽车的结构，结构更加简单。电动汽车的系统可以分为三个子系统：电机驱动子系统、能源子系统和辅助子系统。这三个系统的结构关系可以通过下面的图来理解。