文獻(xiàn)綜述-一款純電動(dòng)轎車動(dòng)力系統(tǒng)選型與布置設(shè)計(jì)

純電動(dòng)轎車動(dòng)力系統(tǒng)選型及布置設(shè)計(jì)綜述〖摘要〗汽車是現(xiàn)代社會(huì)的重要交通工具，為人們提供了快捷舒適的出門服務(wù)，但是伴隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)汽車的能源和環(huán)境問題越來越突出，日益嚴(yán)重的環(huán)境污染和能源危機(jī)給汽車工業(yè)的發(fā)展提出了極為嚴(yán)峻的考驗(yàn)。為了汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，也為了保護(hù)人類居住的環(huán)境和能源供給，電動(dòng)汽車應(yīng)運(yùn)而生，以使用電能的電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)設(shè)備的電動(dòng)汽車在某種意義上可以實(shí)現(xiàn)真正的“零污染”，電動(dòng)汽車現(xiàn)在已經(jīng)成為了全世界工業(yè)大國汽車研發(fā)的一個(gè)重點(diǎn)。本文介紹了純電動(dòng)轎車動(dòng)力系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)以及布置設(shè)計(jì)，其中包括了純電動(dòng)轎車對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求、電機(jī)參數(shù)的匹配計(jì)算，對(duì)動(dòng)力電池的要求、電池各參數(shù)計(jì)算，整車動(dòng)力系統(tǒng)的布置要求，目前國內(nèi)外狀況、存在問題，未來的研究發(fā)展方向，在此基礎(chǔ)上基于自己的對(duì)純電動(dòng)轎車發(fā)展的一些看法。關(guān)鍵詞：純電動(dòng)轎車、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池、整車動(dòng)力系統(tǒng)布置一、引言汽車的發(fā)展速度在步入大眾視線以后不可謂不快，汽車不再是一個(gè)簡單的代步和運(yùn)輸工具，它已經(jīng)成為很多人生活必需品和文化生活的一部分，汽車的普及程度和技術(shù)已經(jīng)成為了一個(gè)國家或地區(qū)現(xiàn)代化額定標(biāo)志，汽車在很大程度上給與了社會(huì)很大的幫助同時(shí)，也給人類社會(huì)帶來了很多不得不去面對(duì)的問題。電動(dòng)汽車（EV）是21世紀(jì)清潔、高效和可持續(xù)發(fā)展的交通工具，是一種電力驅(qū)動(dòng)的道路交通工具。從環(huán)境方面考慮，在城市交通中使用電動(dòng)汽車可實(shí)現(xiàn)零排放或極低排放，從能源觀點(diǎn)考慮，電動(dòng)汽車?yán)玫氖且环N可靠的、來源廣泛和均衡、對(duì)環(huán)境友好的能源，如多種可再生能源。由于電動(dòng)汽車能量利用效率高、低排放、低污染等優(yōu)點(diǎn)，因而受到眾多研究者青睞，未來的應(yīng)用前景廣闊，電動(dòng)汽車技術(shù)是未來汽車技術(shù)的發(fā)展方向。電動(dòng)汽車具有很多傳統(tǒng)汽車所沒有的獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，例如污染小，因?yàn)殡娏碓吹亩鄻踊?，如風(fēng)能、水能、太陽能、潮汐能、核能等都可以高效地轉(zhuǎn)換為電能，如果能夠在夜間用電低谷期充電，那還可以提高電網(wǎng)利用率，進(jìn)一步減少能源的浪費(fèi)；無噪聲或是噪聲低，現(xiàn)在大城市中汽車噪聲已經(jīng)成為了一種比較嚴(yán)重的污染，減少噪聲污染也是今后汽車工業(yè)的一種考驗(yàn)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)噪音是汽車行駛過程中主要噪音來源，與傳統(tǒng)燃油汽車相比，電動(dòng)車在這方面具有很大的優(yōu)勢，它在行駛過程中基本上是保持寧靜的，這個(gè)特別適合在需要降低噪聲污染的城市中行駛；高效率，這是電動(dòng)汽車在能源利用率上最顯著的特點(diǎn)，不會(huì)因?yàn)樵诔鞘兄凶咦咄Ｍ６速M(fèi)大量能源和排除大量尾氣；結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，如果蓄電池質(zhì)量過關(guān)的話，使用壽命也許會(huì)超過燃油車；適用范圍比較廣泛，不受高海拔缺氧影響，也不受低溫影響，如果是燃油車則是要么無法工作，要么效率低下，而電動(dòng)車是幾乎不受影響的。電池是整車的動(dòng)力來源，所以電池的布置位置會(huì)影響整車空間的合理性與重心位置調(diào)節(jié)和通過性電能問題，以及會(huì)對(duì)整車線束的合理布置有不小的影響。課題研究概況1）國內(nèi)外研究概況從20世紀(jì)70年代起，世界發(fā)達(dá)國家均投入巨資進(jìn)行電動(dòng)汽車商業(yè)化開發(fā)和利用，以日本電動(dòng)汽車發(fā)展情況為例[1]，如下表2-1所示，表2-1日本電動(dòng)汽車發(fā)展情況公司車型投放時(shí)間現(xiàn)運(yùn)行情況豐田公司混合動(dòng)力轎車Prius1997年批量投放2000年7月出口北美2000年9月出口歐洲20多個(gè)國家2006年4月全球銷量達(dá)到了50萬輛2012年該公司將其所有的車型全部裝上混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)繼Prius混合動(dòng)力轎車之后，豐田還推出了Estima（大霸王）混合動(dòng)力汽車和搭載軟混合動(dòng)力系統(tǒng)的Crown轎車，在普及混合動(dòng)力系統(tǒng)的低燃耗、低排放和改進(jìn)行駛性能方面走在了世界前列本田公司混合動(dòng)力電動(dòng)汽車Insight2009年正式進(jìn)入市場銷售混合動(dòng)力汽車Civiv2001年正式進(jìn)入市場銷售混合動(dòng)力汽車Altima2006年向美國市場銷售2010年日本國內(nèi)普及5萬輛到20世紀(jì)90年代，歐美等發(fā)達(dá)國家紛紛制定了汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)并嚴(yán)格執(zhí)行。面臨能源和環(huán)境的壓力，國外著名汽車公司都十分重視研究開發(fā)電動(dòng)汽車，世界發(fā)達(dá)國家不惜投入巨資進(jìn)行研究開發(fā)，并制定了一些相關(guān)的政策、法規(guī)來推動(dòng)電動(dòng)汽車的發(fā)展。在近年的國際性大型運(yùn)動(dòng)會(huì)上，電動(dòng)汽車也成為各國展示其科技實(shí)力和環(huán)保意識(shí)的工具之一。例如通用公司在1990年在洛杉磯展出“沖擊（Impact）”牌電動(dòng)轎車，該車采用鉛酸技術(shù)與高新技術(shù)[2]。從此掀起了一個(gè)以高新技術(shù)為技術(shù)、得到各國政府大力支持的、世界性的電動(dòng)汽車研發(fā)熱潮。近年來，不僅僅是只有三菱、通用這樣的汽車企業(yè)，也有屬于電力系統(tǒng)的發(fā)過電力公司、東京電力公司，以及東芝、日立、東陽電機(jī)、NEC等機(jī)電跨國公司。我國新能源汽車的發(fā)展需要依靠政府的強(qiáng)有力推動(dòng)，從產(chǎn)業(yè)規(guī)劃一直到市場化，政府的引導(dǎo)都起到了決定性的作用。在“十五”期間，國家電動(dòng)汽車重大科技專項(xiàng)以開發(fā)電動(dòng)汽車整車技術(shù)和關(guān)鍵零部件技術(shù)為重點(diǎn)，采取整車牽頭、零部件配合、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的模式，推動(dòng)電動(dòng)汽車技術(shù)開發(fā)。一汽集團(tuán)、東風(fēng)集團(tuán)、上汽集團(tuán)、長安汽車集團(tuán)、奇瑞汽車公司等汽車企業(yè)，天津清源動(dòng)力、大連新源動(dòng)力、春蘭研究院、行橫電源公司、神州電源公司、株洲時(shí)代集團(tuán)等一批電動(dòng)汽車零部件高新技術(shù)企業(yè)，以及中科院、清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、北京理工大學(xué)、中國汽車技術(shù)研究中心等相關(guān)高等院校、科研院所共200多家單位參與了電動(dòng)汽車研發(fā)。在電動(dòng)汽車產(chǎn)品開發(fā)的同時(shí)，其示范應(yīng)用同步進(jìn)行[3]。在各地政府的大力支持下，科技部在全國建立了電動(dòng)汽車商業(yè)化示范城市，在北京、天津、杭州、株洲、深圳等城市展開了不同車型、不同示范運(yùn)營主體、不同運(yùn)營管理方式和不同路線的小規(guī)模示范。一是為了在示范運(yùn)行過程中檢驗(yàn)產(chǎn)品的可靠性，使其得到技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)；二是通過這種特定的區(qū)域和線路的商業(yè)化運(yùn)行示范，探索符合城市市場規(guī)律的商業(yè)運(yùn)行模式，以積累運(yùn)營管理經(jīng)驗(yàn)；三十為了建立多元化、互動(dòng)型的電動(dòng)汽車服務(wù)體系，在其運(yùn)營過程中進(jìn)行考核評(píng)估和改進(jìn)；四是為了逐步建立電動(dòng)汽車商業(yè)化運(yùn)行的政策支撐體系，研究其效益，促進(jìn)形成推廣電動(dòng)汽車的市場氛圍。也是為了讓廣大民眾進(jìn)行提前了解、認(rèn)識(shí)和嘗試電動(dòng)汽車新技術(shù)，為社會(huì)進(jìn)一步接受電動(dòng)汽車打下一定的基礎(chǔ)。2）目前推廣存在的主要問題初始成本高，目前來說電動(dòng)汽車的價(jià)格為一般同等級(jí)燃油車的2-5倍，雖然即便在擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模以后會(huì)有一定幅度的降低，但是也同樣難以達(dá)到燃油其車的水平。為了降低其成本，必須努力去改善電動(dòng)汽車的各個(gè)子系統(tǒng)，如電動(dòng)機(jī)、電機(jī)控制器、充電器、電池以及其他輔助設(shè)施等，同時(shí)對(duì)整車進(jìn)行綜合與優(yōu)化。同時(shí)利用東西方技術(shù)相結(jié)合，高新技術(shù)與廉價(jià)勞動(dòng)力相結(jié)合的優(yōu)勢，來進(jìn)一步降低成本。續(xù)駛里程短，現(xiàn)在電動(dòng)汽車所使用的電池一般來說能量密度較低，相比于汽車或者柴油差距較大，目前世界各國都在積極研發(fā)一些先進(jìn)的電池，并采用了輔助設(shè)施來改善電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。必須重新建設(shè)技術(shù)設(shè)施，為了克服充電時(shí)間太長的問題，需要在加油站或者停車場建設(shè)類似燃油汽車加油站的快速充電站，而且充電機(jī)的技術(shù)也有待提高。3）發(fā)展前景隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新與突破、面對(duì)金融危機(jī)、油價(jià)攀升和日益嚴(yán)峻的節(jié)能減排壓力，2008年以來，很多國家和地區(qū)相繼發(fā)布實(shí)施了新的電動(dòng)汽車發(fā)展戰(zhàn)略，進(jìn)一步明確了產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，明顯加大了研發(fā)投入與政策扶持力度。從技術(shù)成面上來看，純電動(dòng)汽車電池技術(shù)進(jìn)步加速，整車產(chǎn)品更加接近消費(fèi)者需求，以電池租賃為代表的純電動(dòng)汽車商業(yè)模式創(chuàng)新取得進(jìn)展。我國作為新興的汽車生產(chǎn)大國，既面臨產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，也迎來了難得的歷史機(jī)遇。發(fā)展電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)是我國汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)轉(zhuǎn)型的必然選擇，是我國汽車產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展、趕超發(fā)達(dá)國家的重大歷史機(jī)遇。我國具備加速推進(jìn)電動(dòng)汽車研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)和條件。如果戰(zhàn)略目標(biāo)明確，政策措施得當(dāng)，我國很有可能像日本一樣在經(jīng)歷了石油危機(jī)之后以節(jié)能緊湊型汽車確立全球競爭優(yōu)勢一樣，在電動(dòng)汽車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)跨越，形成競爭優(yōu)勢。4）小結(jié)隨著汽車市場的不斷開發(fā)，電動(dòng)車的發(fā)展已經(jīng)是勢在必行了，電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)是其最為重要的一環(huán)，其在很大程度上決定了其續(xù)駛里程、加速性能、最大爬坡度等性能，所以對(duì)于動(dòng)力系統(tǒng)的選擇至關(guān)重要，其布置又決定了汽車的穩(wěn)定性和空間使用問題，在這一方面的研究還需要很大的努力。5）參考文獻(xiàn)【1】付主木，電動(dòng)汽車運(yùn)用技術(shù)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014【2】李興虎，電動(dòng)汽車概論，北京：北京理工大學(xué)出版社，2005【3】王文偉，電動(dòng)汽車基礎(chǔ)技術(shù)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010【4】陳清泉，孫逢春，祝嘉光，現(xiàn)代電動(dòng)汽車技術(shù)，北京：北京理工大學(xué)出版社，2002【5】吳鐵莊，電動(dòng)車輛及其使用與維修，北京：人民郵電出版社，2002【6】余志生，汽車?yán)碚?，北京：清華大學(xué)，2009【7】臧杰，新能源汽車，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014【8】王望予，汽車設(shè)計(jì)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004【9】陳家瑞，汽車構(gòu)造（下），北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001【10】崔勝民，新能源汽車技術(shù)，北京：北京大學(xué)出版社，2009【11】蔡興旺，新能源汽車結(jié)構(gòu)與維修，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014【12】門保全.電動(dòng)汽車[M].湖南：湘潭大學(xué)出版社，2011【13】ZhangGuirong,ZhangHenghai,LiHouyu.TheDrivingControlofPureElectricVehicle[J].