1、课题的目的及意义

目前，全球不可再生能源逐渐枯竭，环境污染问题日趋严峻，“更安全、更节能、更环保”成为当今世界汽车工业发展的主要技术方向。传统燃油汽车能源消耗需求量大，排放物已对环境造成严重影响。纯电动汽车所具备的高效节能、零排放、低噪声等特点较好地符合了汽车技术的发展方向，是缓解能源和环境问题的有效途径之一，受到了世界各国的广泛重视^［1］。相比传统燃油汽车，纯电动汽车具有以下优点：（1）无污染、噪声小，电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，几乎是“零污染”。电动汽车无内燃机产生的噪声，电动机的噪声也较内燃机小。（2）单一的电能源，相对于混合动力汽车和燃料电池汽车，纯电动汽车以电动机代替燃油机，电动机使用单一的电能源，电控系统相比混合电动车大为简化，降低了成本。（3）结构简单、维修方便，电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小。当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动汽车易操纵。（4）能量转换效率高，同时可回收制动、下坡时的能量，提高能量的利用效率；电动汽车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车。特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。

相比传统燃油汽车，纯电动汽车的动力系统需要重新架构，整车的总布置方案也需要发生改变。这体现在以下方面: 传统发动机被驱动电机取代;动力电池代替液体燃料; 动力电池组的装配位置需要重新布置; 离合器被去掉等。这些因素都是在进行纯电动汽车设计时需要重点考虑的内容^[2]。

2、国内外纯电动车发展状况

随着以石油为代表的不可再生矿物能源的逐渐消耗, 能源危机、环保、可持续发展成了摆在人们面前亟待解决的问题。在占世界能源消耗大约1/3的汽车方面,以美国、日本、欧洲等发达国家为首, 世界上大部分有实力的国家都投入巨资进行电动汽车的研发^[3]。美国、欧盟、中国、日本仍然在全球电动汽车市场中位居前列。全球各主要国家电动汽车2020 年预计保有量如表1 所示^［4］。

表1 世界主要国家电动汽车保有量

2.1全球电动汽车市场现状及趋势

2016年全球电动汽车（包括纯电动汽车和插电式混合动力车）销量继续增加，超过了75 万辆，创造了新的历史纪录。95% 的销售主要发生在少数几个国家，包括中国、美国、日本、加拿大、挪威、英国、法国、德国、荷兰以及瑞典。全球电动汽车保有量达到200万辆，较2015 年增加60%。同时，私人和公共的电动汽车充电设施数量也在不断增长。2016 年，公共充电设施的年增长率为72%^[5]。

2.2 国外电动汽车发展历程

目前，世界上汽车技术法规和标准体系有几十种，最具有代表性的是欧洲、美国和日本3个体系。相应的标准化工作组织主要有国际标准化组织（ISO）、国际电工委员会（ICE）、日本电动车辆协会（JEVA）、美国汽车工程师学会（SAE）和欧洲标准化委员会（CEN）等，这些组织目前已制定电动汽车相关标准共163项。其中整车相关标准69项（占42%）、电池相关标准51项（占31%）、电机相关标准6项（占4%）、基础设施相关标准31项（占19%）、其他标准共6项（占4%）^[6]。

美国电动汽车市场一直具有较大的规模，早在2014年电动乘用车的销量达到119710辆,较2013年增加22.7%^[7]。以特斯拉为代表的汽车品牌进一步加大了对纯电动汽车研发的投入，并在技术上取得了关键性的进步。特斯拉在技术上的进步，引起了通用、福特和克莱斯勒，美国三大汽车巨头注意，他们也进一步投入巨额资金在新能源汽车领域。据一项最近研究预测，未来十年将迎来电动化汽车保有量的爆炸性增长。到2030年，美国半数汽车将为电动化车型。

步入21世纪后，电动汽车行业在欧洲迅速发展。早在1995年底，欧洲第1 批电动汽车实现批量生产，1996年到2000年间，欧洲电动汽车从5 890辆增长到16 255 辆^[8]。近来欧洲多个国家宣布全面禁售燃油汽车时间表，许多车企也表示未来将提高新能源汽车的生产比例或者只售电动汽车。这将使欧洲各国电动汽车保有量继续增加。可以预测未来的欧洲的纯电动汽车发展将会越来越好。

日本是全球范围内最早开始发展电动汽车的国家之一，也是世界上首个实现混合动力汽车量产的国家，在实现混合动力系统的低燃耗、低排放和改进行驶性能方面稳居世界领先地位^[9]。日本政府特别重视电动汽车的研究和开发，虽然日产公司初期推出的新能源汽车，由于动力电池技术瓶颈始终无法突破，不能被市场接受而惨遭失败^［10］。但之后日本三菱的i-miev及日产的leaf等纯电动乘用车上市表明日本纯电汽车的实力。

从上文可以看出国外政府对纯电动汽车均持有积极态度，在产业化方面除经济扶持、政策优惠和法规强制外，还通过示范运营、加强基础设施建设、优惠租赁、政府采购、节能环保宣传等手段保证生产、研发、销售等各环节协调发展。

2.3我国电动汽车的发展现状

中国作为全球最大电动汽车市场，近年来在中国政府的强力推动下，电动汽车的产量和销量均实现了巨大的飞跃。2017年电动汽车累计生产57.9万辆，占总量的2.3%。总体来说，目前我国电动汽车销量的增长以小型车为主，我国本土涉足电动汽车领域的企业逐渐增多，包括上汽乘用车、广汽新能源、北汽新能源、比亚迪、东风日产等，市场上可供选择的车型也开始丰富。2017年1-10月，中国政府累计出台32项新能源汽车相关政策（包括征求意见稿5项），涉及到宏观、补贴、基础设施、安全管理、技术研发、智能网联等诸多方面。近年来，我国累计发布近百项电动汽车相关标准，涉及电动汽车及动力电池安全、能耗消耗量测量、充电接口及通信协议等多个领域，为实现电动汽车规模产业化，尤其是纯电驱动汽车规模化提供科技支撑。

纯电动汽车具有高效、低能以及零排放等特点，有效地解决能源危机和环境问题^[11]。世界各国政府都在大力扶持纯电动汽车产业，纯电动汽车是未来的汽车的发展的趋势所在，对纯电动汽车的研究已经迫在眉睫。本次设计就是基于纯电动汽车进行总体布置设计。

2. 研究的基本内容与方案

1、设计方案

根据陈家瑞.汽车构造（第五版）^[12]、余志生.汽车理论（第五版）^[13]、杨世春.电动汽车设计基础（第4版)^[14]和过学迅.汽车设计（第2版)^[15]等教材对整个设计流程有了初步的确定。

第一步：确定汽车的形式，驱动形式以及布置形式。确定汽车形式时，要保证车厢有宽大的乘座空间，根据所需要的具体要求进行选择。

第二步：进行汽车主要参数的选择（尺寸参数、质量参数、汽车性能参数）

根据车型、国家相关标准，可以选择外廓尺寸4346×1825×1637、 轴距2560、前悬LF麦弗逊式独立悬架和后悬LR扭力梁式非独立悬架、整车整备质量1667kg、汽车载客量和装载质量、质量系数、汽车总质量、轴荷分配、动力性参数、最小转弯直径、通过性参数、操纵稳定性参数、制动性参数和舒适性等。

第三步：进行电动机的选择。根据电动汽车的需求,对驱动电机有以下要求:结构紧凑、尺寸小, 重量轻, 可靠性高、失效模式可控,效率高, 成本低, 低噪声、低震动, 恒功率调速范围。

第四步：蓄电池的选择。目前在电动汽车上应用的电池主要有铅酸电池、镍氢电池、镍铬电池、锂离子电池等，进行电池选择之时，在满足续航要求的前提之下，要考虑到蓄电池的体积和重量。

第五步：轮胎的选择，根据车型选择适合的轮胎。

第六步：总体布置设计，总布置设计包含内容较多，主要有以下几个方面：(1)蓄电池布置设计(2)悬架布置设计(3)传动系布置设计 (4)转向系布置设计(5)制动系布置设计(6)踏板布置(7)油箱、备胎、行李箱的布置(8)车身内部布置：查相关标准手册(9)安全带的位置位置。

第七步：进行运动校核，在设计阶段完成之后，对设计好的整车布置形式进行校核。

2. 预期成果

通过本次纯电动汽车总体设计，可以得到完整的纯电动汽车总体布置形式、各项参数以及满足正常运动要求；加深了对纯电动汽车总体设计的认识和了解，并进一步掌握相关的参数选择、计算和校核的方法和方式；学会利用绘图软件绘制出汽车布置示意图。

[1]张文亮，武斌，李武峰，等． 我国纯电动汽车的发展方向及能源供给模式的探讨［J］． 电网技术，2009，33( 4) : 1－5．

[2] 何勇1，彭忆强1 ，王子江2，王海1 基于传统汽车平台的纯电动汽车设计 ( 1.西华大学交通与汽车工程学院，四川成都610039;2.四川汽车工业股份有限公司新能源汽车研究院，四川成都610100)

[3] 钟文彬　周林杰　纯电动乘用车总布置设计研究(上海捷能汽车技术有限公司, 上海　201804)

[4] Global-EV-Outlook International Energy Agency. 2015[R].Paris: IEA,2015.

[5] 程如烟. 2017年全球电动汽车展望[J]. 科技中国,2017(10):14-15.

[6] Grainawi ML,Jakab MA.Testind for compatibility of steel with biodiesel SWRIOR project NO.08-13070 [R].Southwest Research Institute,2008-04-07

[7]刘重才.全球新能源车销量激增国内企业或受益[N]. 上海证券报,2014-10-10.

[8]程广宇.国外车用充电基础设施建设进展及启示[J]. 科技创新与生产力,

[9]刘卓然1，2，陈健1，林凯3，赵英杰2，许海平2 国内外电动汽车发展现状与趋势(1.中国科学院大学，北京市100049;2.中国科学院电工研究所，北京市100190;3．华能国际电力开发公司，北京市100031)

[10]Dehkordi M.A.，Yonekura S.，Kohnepushi S.et al.Descriptive analysis of Nissan's electric vehicle commercialization strategies[J].Journal of Product amp; Brand Management,2013(22):393-403.

[11]Wang Hongyu,Yuwen Zhiqiang,Fang Yong,Qiao Yunqian,Li Zhiming. Development of Pure Electric Vehicle Powertrain Controller Based on Hardware in The Loop Platform[A]. IEEE Beijing Section.Proceedings of 2015 IEEE 6th International Conference on Software Engineering and Service Science(ICSESS 2015)[C].IEEE Beijing Section:,2015:5.

[12]陈家瑞.汽车构造（第五版）[M].北京：机械工业出版社,2005.09

[13]余志生.汽车理论（第五版）[M].北京：机械工业出版社,2009.03

[14]杨世春.电动汽车设计基础（第4版) [M].北京：国防工业出版社,2013.07

[15]过学迅.汽车设计[M].北京：人民交通出版社，2013.08

1、课题的目的及意义

目前，全球不可再生能源逐渐枯竭，环境污染问题日趋严峻，“更安全、更节能、更环保”成为当今世界汽车工业发展的主要技术方向。传统燃油汽车能源消耗需求量大，排放物已对环境造成严重影响。纯电动汽车所具备的高效节能、零排放、低噪声等特点较好地符合了汽车技术的发展方向，是缓解能源和环境问题的有效途径之一，受到了世界各国的广泛重视^［1］。相比传统燃油汽车，纯电动汽车具有以下优点：（1）无污染、噪声小，电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，几乎是“零污染”。电动汽车无内燃机产生的噪声，电动机的噪声也较内燃机小。（2）单一的电能源，相对于混合动力汽车和燃料电池汽车，纯电动汽车以电动机代替燃油机，电动机使用单一的电能源，电控系统相比混合电动车大为简化，降低了成本。（3）结构简单、维修方便，电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小。当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动汽车易操纵。（4）能量转换效率高，同时可回收制动、下坡时的能量，提高能量的利用效率；电动汽车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车。特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。

相比传统燃油汽车，纯电动汽车的动力系统需要重新架构，整车的总布置方案也需要发生改变。这体现在以下方面: 传统发动机被驱动电机取代;动力电池代替液体燃料; 动力电池组的装配位置需要重新布置; 离合器被去掉等。这些因素都是在进行纯电动汽车设计时需要重点考虑的内容^[2]。

2、国内外纯电动车发展状况

随着以石油为代表的不可再生矿物能源的逐渐消耗, 能源危机、环保、可持续发展成了摆在人们面前亟待解决的问题。在占世界能源消耗大约1/3的汽车方面,以美国、日本、欧洲等发达国家为首, 世界上大部分有实力的国家都投入巨资进行电动汽车的研发^[3]。美国、欧盟、中国、日本仍然在全球电动汽车市场中位居前列。全球各主要国家电动汽车2020 年预计保有量如表1 所示^［4］。

表1 世界主要国家电动汽车保有量