电动汽车人性化设计

1、电动汽车设计作业摘要 在当今汽车尾气污染的严峻现实下，我国已有10个城市被列入全球空气污染最严重的20个城市之中，并且随着石油能源的日益消耗及汽油价格的不稳定，电动汽车的发展成为了一个热门。本设计为一款纯电动汽车的设计，主要设计电动汽车的动力部分（包括电池与电机）、电控部分以及细节部分。其中，重点是对电动汽车驾驶方便性能与舒适性进行详细的设计。最后是心得体会。关键字：电动汽车、电池、舒适性轻松驾驭，尽享极致奢华汽车，作为代步工具的同时，渐渐地有了更丰富的功用放松与休闲的小场所。人们在追求汽车动力性能的同时，也越来越重视汽车的舒适性，希望在它为人们的出行提供方便的同时更能提供舒适与享乐。所以对于

2、汽车的设计来说，其舒适性与动力性能已同等重要。方便的操控，轻松地驾驭，同时能够带来放松与舒适，是越来越多汽车买家所看重的。所以，现在汽车的受欢迎程度与销量与汽车的舒适性有着密不可分的联系。此次设计在结合电动汽车所独具的优点的同时，主要侧重对电动汽车的舒适性进行设计。设计对象为5座五开门轿车类型。具体设计参数如下：（1）最大车速90公里每小时；（2）爬坡能力：20Km/h，20%；（3）加速性能0-60km/h，16s。（4）整车质量：整车装备质量1500kg+5人*70kg=1850kg； (5) 续航里程:160km1.动力设计电动汽车分为混合式与纯电动两种。此设计为纯电动汽车设计，即汽车的

3、动力完全由电动机提供。所以，电池与电动机将代替传统汽车的燃油发动机。如此，作为电动汽车的心脏电池与电机的选择，将关系到整车性能的发挥。下面是对电池与电机的设计。1）电池的选择电池的设计包括电池类型、容量与电池组等的设计。常用蓄电池的对比见表1。表1电池类型比能量Wh/kg比功率W/kg循环次数优点缺点Pb-acid35130400-600低价、可靠过充放电差Ni-Cd55170500耐过充放电高温充电差Ni-Fe57130800-1000耐过充放电价高、充电效率低Ni-Zn70180200-300比能量高价高、充电效率低Ni-MH60-701701000比能量高价高、充电效率低Na-S1001

4、50350比能量高高温工作不稳定Liion1003001200比能量高、电压高价高 安全问题铅酸电池是目前为止最为成熟的动力电池，也广泛应用于燃油汽车的启动系统动力源。铅酸电池制造成本低、比功率大、性能稳定，但比能量不足，难以满足车辆续驶里程要求，使用寿命也较短，因此不适用于未来大规模的电动汽车产业发展要求。镍镉电池充点快速、寿命长，但其成本也相对较高，且容易造成重金属镉对环境的污染。因此，之后研制了镍氢电池作为镍镉电池的替代品。虽然排除了环境污染问题，但其制造成本依然居高不下，对此类电池的继续研发有一定的阻碍作用。钠硫电池的主要缺陷是环境容忍度低，无法抵御高温腐蚀、因此也带来一些列性能不稳定

5、、安全性差和使用寿命短等问题。锂电池有很多种，包括锂离子电池、高温锂熔盐电池、锂聚合物电池和锂聚合物团体电解质电池等。锂电池的共同特点是比能量和比功率都很高、使用寿命长，这些都切合电动汽车对动力电池的要求，但其开发成本也较高，技术上也需要继续完善。本项目选用的是锂离子电池作为纯电动汽车的动力电池。因为电动汽车的整车驱动力将全部由电池提供，所以电池容量的选择与电动汽车的动力有直接地关系。针对本例的设计参数，可以由下面4个式子得出所需的总功率。Pmax1=vmax3600*tm*g*f+Cd*A*vmax221.15 Pmax2=v03600*tm*g*f*cos+m*gsin+Cd*A*v022

6、1.15 Pmax3=v3600*tm*g*f+*m*g*dvdt+Cd*A*v0221.15 Pmax=max（Pmax1，Pmax2，Pmax3）对于电池组的容量可以由下式求得C=1000P*Lv*U，最后求得电池容量为300Ah。电池组数目可以由以下式中求得，N=UUmin，求得所需电池数为100。锂电池容量300Ah单节电压3v单体质量 10kg体积36356306mm额定电压288v电池节数 1002）电机选择1.电机功率确定对于纯电动汽车来说，整车驱动全部功率即来源于电动机，所以上述计算的最大功率Pmax即为电动机功率P=50kw。电动机的额定功率可根据峰值功率由下述式中算出，P额

7、=Pmax式中为过载系数，一般取23，则电机额定功率为1725kw。2.电机转速电动汽车的驱动电机属于特种电机，它是电动汽车的关键部件。要使电动汽车有良好的使用性能，电动汽车应该有交款的调速范围和较高的转速，足够大的启动扭矩，体积小、质量轻、效率高且有动态制动性强和能量回馈的特性。目前电动汽车所采用的电动机中，直流电动机基本上被交流电动机、永磁电动机或开关磁阻电动机所取代所取代。电动汽车所使用的电动机正在向大功率、高转速、高效率和小型化方向发展。目前电力传动90%使用的交流异步电动机。对于电动轿车，异步交流电动机是理想的选择。其结构简单，而且适用于功率需求较大的电动汽车上。对于电机转速在600

8、0r/min以上的称为高速电机，以下则称为普通电机。前者，制造成本高而且工艺负载，而且对配套使用的轴承和齿轮有特殊要求，一般适用于100kw以上大功率驱动电机，很少在电动汽车上使用。因此对于此例选用转速低于6000r/min的普通电机。驱动电机的最大转速与它的额定转速比值称为电机扩大恒功率区系数。随着的增大，电动机可以在低转速区获得更大的转矩，有利于汽车的加速与爬坡性能。但的值过大会导致电动机的工作电流增大，增大了逆变器的功率损耗和尺寸。因此值一般取24，计算出的电动机额定转速应该在15003000r/min之间。2电控系统1）电控系统组成1.电动汽车电控技术简介电控系统是电动汽车的大脑，由各

9、个子系统构成，每一个子系统一般由传感器、信号处理器、电控单元、控制策略、执行机构、自诊断电路和指示灯组成。在不同类型的电动汽车上，电控系统存在一些区别，但总体来说一般包括能量管理系统、再生控制系统、电机驱动控制系统、电助力转向控制系统以及动力总成控制系统等。各个子系统功能不是简单的叠加，而是综合各个子系统功能来控制电动汽车。2.能量管理系统能量管理系统是多功能能源电动汽车的核心，它由三部分组成：功率分配、功率限制和充电控制。其工作原理可以简单地归纳为：由电子控制单元根据数据采集电路采集到的电池状态信息以及其他相关信息，进行数据分析和处理，并形成最终的指令和信息发送到相应的功能模块。他所完成的功

10、能模块包括维持电动汽车所有苏电池组件的工作，并使其处于最佳工作状态；采集车辆的各个子系统运行情况，进行监控和诊断；控制充电方式和提供剩余能量的显示。3.再生制动控制系统传统汽车的制动过程多依靠摩擦的方式消耗车辆行驶的都能而降低车速，其制动能量转化为热能散发的周围环境中去。而电动汽车在制动时，可以将牵引电机转换为发电机，依靠车轮拖动电机产生电能和车轮制动力矩，从而在缓建汽车速度的同时将部分动能转化为电能储蓄起来，回收了能量。提高了车辆的续航里程。再生制动技术，需要满足2个要求：（1）要满足制动效能。制动效能恒定性、制动时汽车的方向稳定以及最大限度地提高制动能量的回收程度；（2）要满足司机的操作习

11、惯、舒适性能的要求。而这些行的满足主要依赖于合理的设计能量管理系统以及系统的控制策略。控制策略主要由以下的3种典型控制策略：并行制动控制系统策略、最佳制动能量回收控制策略以及理想制动力分配控制策略。其中并行制动系统控制策略是在传动制动系统的基础上加入电机制动，其驱动轴在制动时采用机械制动系统与再生控制系统联合制动；最佳制动能量回收控制策略是在保证制动要求的前提下最大限度的提升制动能量的回收。这3种策略中，并行制动系统的控制策略比较简单，另外2种比较复杂。4.电机驱动控制系统电机驱动控制系统的好坏关系着电动车能否安全可靠的运行。电机驱动系统主要由电机、电力电子变流器、数字控制器和传感器等几个核心

12、部分组成。目前电动汽车电机驱动控制系统中，主要采用感应电动机、永磁同步电机和开关磁阻电机。5. 电助力转向系统电助力转向系统通常由传感器、电子控制单元、电动机、电磁离合器和减速机构等组成。其工作原理是电子控制单元根据方向盘的输入力矩、转动方向以及车速变化等信号，决定电动机的旋转方向和助力电流的大小，并将指令传递给电动机，通过离合器和减速机将辅助动力施加到转向系统中，从而完成实时控制助力转向。6.动力总成控制系统动力总成控制系统包括电力总成控制单元、发动机电控单元、电机控制器、AMT控制器以及动力电池管理系统。其中动力总成控制单元用以确定发动机与电动机输出功率的比例，以满足汽车的动力性能。经济性

13、、排放性能等指标，保证换挡操作过程的平顺性。2）电动汽车电控系统总体规划与布局见下图1。 电动汽车电控系统总图1对于电动汽车的驱动方式有以下几种:纯电动汽车的驱动结构布局方式主要有传统的驱动方式，电动机、驱动桥组合式驱动方式，电动机、驱动桥整体式驱动方式以及轮毂电机分散驱动方式。各种驱动方式详见图2-5。此次设计采用传统式。驱动布局图23舒适性设计汽车操纵的方便性与加成的舒适性能已成为吸引消费者眼光的主流元素之一。方便的操纵，使得不论您是一名技术老练的司机，还是一名初出茅庐的新手，驾驭都能得心应手。高科技的应用会帮助您检查到车身周围的每一寸路况，做到360度无死角；各种辅助设备可以使您不会受到

14、任何突发情况的惊扰，一切尽在掌控之中。舒适的乘坐享受，可以使您疲惫的身心在驾驶中得到放松，在乘坐中获得欢乐。车外的纷杂与闹市的喧嚣，已然九霄云外。这必将是一部高科技的集合体，集多领域的前沿科技，多学科的综合应用。这又必将是一次完美的结合，个系统各功能协调工作，有条不紊，为驾驶者创造最完美的乘驾体验。作为身份与地位的代表，权贵与显赫的象征。本款电动汽车的设计重点操纵方便性与舒适性，主要体现在以下诸多方面：LED日行灯；自适应巡航系统探头；倒车雷达摄像，随动转向、弯道照明补偿以及远光灯自动规避前方对向车辆的技术；防炫目后视镜；提供行车信息的液晶仪表盘；集车内信息、导航地图、影音娱乐于一体的高分辨率

15、显示屏；中控MMI多媒体交互控制；正副驾驶席自动恒温调节；座椅12向调节记忆功能以及自动加热、按摩、通风，车载冰箱；内部环绕氛围灯，主动芳香喷雾；双天窗，后排独立化妆镜与补光灯；后排独立多媒体影音娱乐配备无线耳机；后备箱感应式打开等等下面详细介绍。1）融合最新科技的LED日行灯，醒目靓丽。哪怕是在白天，总能引起足够的注意，尽显奢华，彰显最贵身份。见图3-1. 图3-1 图3-22）自适应巡航探头、倒车雷达等会将车身周边的所有情况及时反馈到车内多功能显示屏上。扫除一切路障与盲角，为客户出行带来的不仅仅是方便，更多的，是安全。见图3-2。3）随动转向、弯道照明补偿将会在转弯时自动调节灯光照明范围，

16、扫清所有黑暗，所到之处，一片光明。远光灯自动规避前方对向车辆的技术避免了您在远近光灯之间的频繁切换。更为夜间出行的带来更多的保障。见图3-3。 图3-3 图3-44）提供行车信息的液晶仪表盘，包括车辆信息如行驶里程、油耗、蓝牙、电话、多媒体影音以及行车路况等一览无余。一切随车信息尽在轻松掌控之中。 见图3-4。5）集车内信息、导航地图、影音娱乐于一体的高分辨率显示屏为旅途随时随地提供路况信息，影音娱乐则使驾驶者从来不知道疲倦是什么滋味。见图3-5。 图3-5 图3-66） 座椅12向调节、记忆功能更显人性化。座椅自动加热、按摩、通风，尽管人在旅途，但却坐享其中。见图3-6。7） 中控MMI多媒

17、体交互控制、双区自动恒温调节的便捷操作，是的一切舒适享受触手可及。见图3-7。图3-78) 高档奢华的轿车应该给人家一样的感觉。内部环绕氛围灯，主动芳香喷雾为车主营造浪漫、温馨的乘驾氛围。9）夏日里一瓶冰爽可口的冷饮、民用220v电源后排独立温区控制这些尽在车载冰箱、后排独立化妆镜与补光灯等。悉心设计贴心到每一处细节。见图3-8。 图3-810）后排独立多媒体影音娱乐配备无线耳机，保证车中的每一位乘员都有自己独立的娱乐空间，不受他人干扰，又不影响他人。见图3-9。 图3-911）后备箱感应式打开。见图3-11。图3-11小结 一款高性能的车必定是集各种高科技与智能化元素于一体。从每一个角度入手为乘客打造最舒适的的乘车环境。对于不同的车型有不同的设计。例如SUV的设计还需考虑到对于不同路面的选择功能，不同的路面选择车子对应有不同的表现，同时还会有悬架软硬的调节等等。但对于一款轿车，目前国际上主流的高端汽车内的设计已基本囊括在本设计中。所以可以定位此次设计电动汽车的档次在高档汽车行列之中。4总结此次电动车设计对电动车电池、电机、电控以及其他细节进行了设计。在电池、电动机方面包括其类型以及参数的确定。侧重点细节则在多方面进行了详细的介绍，力在为乘驾人员提供舒适、愉快