电动汽车总体设计

电动汽车总体设计1总体设计要点2电动汽车的开发流程3电动汽车结构形式选择4电动汽车主要参数的选择5电动汽车性能参数6电动汽车的总体布置7电动汽车数字化总体设计电动汽车技术与原理

第1页电动汽车技术与原理

第2页●动力装置

●电力储能系统

●能量管理系统

●底盘

●车身

●电器及仪表电动汽车组成

9.1总体设计要点9.1总体设计要点总体设计要点1.要考虑工作环境的多样性气候条件、海拔高度、路面环境、地形特征2.要坚持“三化”原则产品系列化是指设计的产品形成系列，合理分挡；零部件通用化是指设计的产品零部件尽量通用；零件标准化是指在设计中尽可能采用标准件。电动汽车技术与原理

第3页9.1总体设计要点3.要与当前的国家标准以及行业标准相适应世界汽车行业一直都有自己的标准和相关的行业标准。我国电动汽车的标准还不健全，已经推出和实施了诸多的与电动汽车相关的标准和法规。4.要考虑使用经济性注重提高整车的能源利用率，降低整车的整备质量，考虑维修方便性，提高整车可靠性，延长整车使用寿命。电动汽车的开发设计更应该注重经济性方面要求。电动汽车技术与原理

第4页9.1总体设计要点5.要注重安全性设计电动汽车采用电压较高，对电能传输可靠性有严格要求；要有合理的布置和通风设备保障电能存储装置安全性。6.要有良好的人机工程特性、优美外部造型和协调色彩注重人机工程、个性化设计、外部造型和色彩的搭配；汽车造型要与时俱进，迎合时代审美观，吸引关注。电动汽车技术与原理

第5页返回9.2电动汽车的开发流程9.2.1决策阶段9.2.2设计阶段9.3.3试制试验阶段9.3.4生产阶段电动汽车技术与原理

第6页

汽车新产品开发流程任务对产品和市场进行调查，确认新产品的技术状态、产品档次、产品配置、目标成本以及预期售价、合理利润等。内容（1）市场调研和技术调研，提出调研报告。市场调研确定产品预期市场占有率，了解市场对该类产品的功能、性能、安全、寿命、外观等方面的要求。技术调研包括对目前市场上同类产品的技术水平，所使用的新技术、新材料和新工艺等进行预测。（2）进行可行性分析。（3）对可行性报告进行评审后列入企业产品开发计划。电动汽车技术与原理

第8页9.2.1决策阶段任务确定总体方案、造型方案，设计计算，绘制设计图纸，编写设计文件，必要时还需要进行试验和设计评审等。内容1）制定设计原则（1）确定设计方针，明确目标；（2）确定是全新产品设计还是改型设计；（3）是自主设计还是反求设计。电动汽车技术与原理

第9页9.2.2

设计阶段内容2）选型和制定设计任务（1）汽车总布置设计。（2）绘制效果图。（3）可根据需要制作缩小比例模型。（4）编写产品设计任务书，以便于设计工作的全面开展。电动汽车技术与原理

第10页9.2.2

设计阶段内容3）技术设计（1）进行各项参数计算，确定总体配置。（2）确定各部件总成所在的位置和连接方式。（3）确定各部件总成的控制尺寸和控制质量。（4）确定各操纵机构的位置及其运动范围。（5）对各运动零部件进行运动校核，防止运动干涉。（6）确定驾驶区的内部布置。（7）确定车辆内部空间的大小。（8）确定各部件的质心位置，计算轴荷分布和质心高度。电动汽车技术与原理

第11页9.2.2

设计阶段内容4）工作图设计完成在试制或生产过程中加工、装配、供销、生产管理及随机出厂使用全部图样和技术文件。图样由总图、简图、零部件图、部件装配图、总装配图、安装图、图样目录、明细表、汇总表等组成。零件图需要详细标注各部分的尺寸。总成图应清楚地表达零件相互装配关系并标注出相关装配尺寸及装配要求。图纸绘制成后，需要将部件和零件按照它们所属的装配关系编成“组”及其下属的“分组”号码。每个部件、零件及其图纸都给定一个编号，以便于对全部图纸进行管理。电动汽车技术与原理

第12页9.2.2

设计阶段任务由图纸走向实践，进行样机试制试验并进行小批试制；验证产品图样、设计文件和工艺文件、工装图样正确性；验证产品适用性、可靠性和安全性，完成产品鉴定；确认产品的性能和适应性；电动汽车技术与原理

第13页9.2.3试制试验阶段内容（1）样机试制根据设计图样生产零部件，进行样机组装试制。（2）样机试验对汽车设计和产品进行验证，以保证产品的结构和安全。（3）小批试制验证正式生产工艺文件及工艺装备质量；验证产品的性能、结构和经设计改进后的产品设计文件及图样的正确性和合理性。电动汽车技术与原理

第14页9.2.3试制试验阶段包括定型投产阶段和持续改进阶段。（1）定型投产阶段投产前的准备阶段，在小批试制的基础上进行；完善产品工艺文件，改进、完善并定型工艺装备；配置必要的生产和试验设备；确保达到正式生产条件和批量生产能力。（2）持续改进阶段在产品生命周期内，对产品、过程或体系进行不断改进；进行工艺改进，提高质量，对出现的问题及时采取措施；提高产品的竞争力，不断地满足用户的要求。电动汽车技术与原理

第15页9.2.4

生产阶段返回9.3电动汽车结构形式选择9.3.1整体造型对结构的影响9.3.2电能储存种类对结构的影响9.3.3轴数及驱动形式9.3.4布置形式电动汽车技术与原理

第16页9.3

电动汽车结构形式的选择影响因素整体造型电能存储种类充电方式汽车驱动形式布置形式电动汽车技术与原理

第17页电动汽车的整体造型与车辆的功能、车辆的使用环境及人们对其审美观等诸多因素有关。人们对电动汽车造型有以下几个期望：1.外观造型新颖2.有明显的电动汽车标志3.电动汽车的涂装可以更加新颖4.汽车造型更利于人性化设计电动汽车技术与原理

第18页9.3.1整体造型对结构的影响9.3.2电能储存种类对结构的影响储能设备种类是电动汽车的核心。选择时需注意：（1）储能设备的价格要适中。（2）选择合适的能量密度的储能设备。（3）选择合适的功率密度的储能设备。（4）储能设备具备合适的循环寿命。（5）储能设备的种类必须满足使用环境。（6）车辆储能设备满足使用的气候条件和使用环境。（7）储能设备的安全性能满足使用功能（8）储能装置必须与管理系统合理搭配。（9）储能设备本身特性容易实现均衡一致。电动汽车技术与原理

第19页9.3.3轴数及驱动形式轴数选择应根据车辆用途、总质量、使用条件、公路车辆法规和轮胎负载能力等方面因素综合考虑；轴荷分配也必须满足国家相关法律法规，参考传统汽车的要求执行。目前以双轴汽车为主，驱动形式主要有

4×2、4×4增加驱动轮数提高汽车通过能力。驱动轮数越多，结构越复杂，整备质量和成本也随之增加。电动汽车技术与原理

第20页（1）乘用电动汽车的布置形式电动汽车技术与原理

第21页9.3.4布置形式a）电动机前置前轮驱动b）电动机前置后轮驱动c）电动机后置后轮驱动布置传统，结构简单，易于操作设计难突破，整备质量大（1）乘用电动汽车的布置形式电动汽车技术与原理

第22页9.3.4布置形式采用轮毂电机驱动，电机不占车身空间，布置简单。将动力布置于汽车的前轴或者后轴，通过电子差速控制车轮。d）电子差速电动机驱动单轴车轮（1）乘用电动汽车的布置形式电动汽车技术与原理

第23页9.3.4布置形式所有车轮都配备轮毂电机，实现全驱汽车。需要复杂的电机管理系统。e）采用轮毂电机驱动所有车轮（2）电动客车布置形式在传统汽车的基础上进行改装，即使是新研发的电动客车，也是与传统汽车类似。目前常见的电动客车主要以后置后驱为主，电机替代了原发动机的位置，两侧为电能存贮装置。用固定速比的减速器或者简易变速器替代原变速器。电动汽车技术与原理

第24页9.3.4布置形式a）传统后置布置（2）电动客车布置形式电动汽车技术与原理

第25页9.3.4布置形式b）电机后横置布置c）电机中置布置采用电动机后横置，较短的前后悬结构，乘客空间利用率高。电机置两桥之间，易安排其它零部件，尤其是储能设备。（3）电动货车布置形式电动汽车技术与原理

第26页9.3.4布置形式原货车改制而成，发动机及变速器直接更换为电机及减速器结构，采用原来传动系统电机及减速器绑定后置于车辆驱动桥附近，便于驾驶室布置，缩短动力传递路线，提高能量利用率。

a）电动机位于驾驶室附近b）电动机位于驱动桥附近返回9.4电动汽车主要参数的选择9.4.1外廓尺寸9.4.2轴距L9.4.3前轮距B1和后轮距B29.4.4前悬LF和后悬LR电动汽车技术与原理

第27页9.4电动汽车主要参数的选择主要参数尺寸参数、质量参数、性能参数尺寸参数外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬电动货车：车头长度、车箱尺寸电动汽车技术与原理

第28页9.4.1外廓尺寸外廓尺寸：电动汽车的长、宽、高公路和市内行驶的电动汽车都必须符合汽车最大外廓尺寸受到有关法规限制的要求，不能随意确定。GB1589-2005《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》规定的汽车外廓尺寸见表9-1电动汽车技术与原理

第29页汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸的最大限值相关说明电动汽车技术与原理

第31页如果规定电动乘用汽车的总长为电动乘用汽车的总长

为比例系数

前置前驱后置后驱其它布置

最大限值12000相关说明电动汽车技术与原理

第32页如果规定电动乘用汽车的总长为电动乘用汽车的宽度轴间底部离地高

室内高车顶造型高度

后排乘坐三人，不应小于1410mm。乘用车总高度大于最小离地间隙

最大限值2550最大限值4000几类电动汽车外廓尺寸比较

尺寸类型长/mm宽/mm高/mm轴距/mm比亚迪E64554188216302830大众高尔夫4199178614802575奇瑞瑞麒3308158715262050众泰2008EV39001555167024200.620.610.620.62电动汽车技术与原理

第33页X16919128960X9.4.2轴距L轴距是指通过车辆同一侧相邻两车轮的中点，并垂直于车辆纵向对称平面的两垂线之间的距离。轴距对整备质量、汽车总长、最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径、轴荷分配等都有影响。短轴距转向灵活；会使车厢长度不足或后悬过长；上坡或制动时轴荷转移过大，汽车制动性能和操纵稳定性变差。长轴距提高直路巡航稳定性；转向灵活性下降、转弯半径增大。电动汽车动力装备结构相对于传统汽车要小一些，一些大型车辆可以将轴距较一般汽车适当加长。对于机动性能要求较高的电动汽车，轴距一般较短。电动汽车技术与原理

第34页9.4.3前轮距B1和后轮距B2确定前轮距考虑电机、车架、前悬架和前轮的布置，转向杆系与车架、车轮之间必须足够运动空间。确定后轮距考虑两纵梁之间宽度、动力总成布置、悬架宽度和轮胎宽度以及它们之间必须预留的空间等因素。前轮距和后轮距选取还必须要考虑整车宽度和整车美观。增大轮距，可以使室内宽度增加，有利于增加侧倾角，但汽车总宽度和总质量会增加，影响最小转弯直径。受汽车总宽度不超过2.55m限制。电动汽车技术与原理

第35页电动汽车技术与原理

第36页各类汽车的轴距和轮距几类电动汽车轮距比较

尺寸类型前轮距/mm后轮距/mm比亚迪E615561558日产帅客MPV14701475富玛Ⅰ12051200安凯FF6700BEV16901490电动汽车技术与原理

第37页9.4.4前悬LF和后悬LR前悬主要受到前保险杠、散热器及风扇、电动机及减速器、储能设备等部件的影响。电动货车后悬长度取决于货厢、轴距和轴荷分配要求。轻型、中型货车后悬一般在（1200～2200）mm

长货厢汽车后悬一般在2600mm，但不得超过轴距55%电动乘用车后悬较短，主要考虑储能设备或行李箱空间。客车的后悬长度不得大于轴距65%，不得大于3500mm。电动汽车技术与原理

第38页返回9.5电动汽车性能参数9.5.1汽车动力性能9.5.2通过性几何参数9.5.3操纵稳定性参数9.5.4制动性参数9.5.5舒适性电动汽车技术与原理

第39页9.5.1汽车动力性能电动汽车动力性能包括汽车的最高车速、加速时间、爬坡能力和汽车的比功率。随着我国道路条件的不断改善和汽车技术的不断提高，电动汽车的最高车速也在逐步提高。电动乘用车的最高车速要大于电动商用车和电动货车的最高车速。对乘用车而言，级别越高，最高车速一般越大。电动汽车技术与原理

第40页9.5.2通过性几何参数1.最小离地间隙最小离地间隙是汽车除车轮之外的最低点与路面之间的距离。2.接近角和离去角接近角和离去角表征了汽车接近或离开障碍物（如小丘、沟洼地等）时，不发生碰撞的能力。3.纵向通过半径纵向通过半径表征汽车可无碰撞地通过小丘、拱桥等障碍物的能力。电动汽车技术与原理

第41页汽车通过性几何参数

电动汽车技术与原理

第42页9.5.3操纵稳定性参数1.转向特性参数为保证有良好操纵稳定性，汽车应具有一定程度不足转向。通常以汽车以0.4g向心加速度沿定圆转向时，前、后轮侧偏角之差作为评价参数。此参数在1～3°。2.车身侧倾角车辆转弯时，重心偏移，车身轴线与自由状态下轴线夹角，称为车身侧倾角。汽车以0.4g向心加速度沿定圆等速行驶时，车身侧倾角应在3°以内，最大不允许超过7°。3.制动前俯角以0.4g减速度制动时，车身前俯角不大于1.5°。电动汽车技术与原理

第43页9.5.4制动性参数汽车制动性是指汽车在制动时，能在尽可能短的距离内停车且保持方向稳定，下长坡时能维持较低的安全车速并有在一定坡道上长时间驻车的能力。常用制动距离和平均制动减速度来评价制动性能。在空载状态下，驻车制动装置应能保证机动车在坡度为20％（对总质量为整备质量的1.2倍以下的机动车为15％）、轮胎与路面间的附着系数不小于0.7的坡道上，正、反两个方向能够保持固定不动时间不少于5min。电动汽车技术与原理

第44页电动汽车技术与原理

第45页汽车制动距离和制动稳定性要求

电动汽车技术与原理

第46页制动减速度和制动稳定性要求电动汽车技术与原理

第47页应急制动性能要求

9.5.5舒适性电动汽车相对于传统汽车来说，由于没有了发动机的爆震等因素影响，车辆平顺性、车内噪声、乘坐环境及驾驶员的操作性能等都有了很大改善。电动汽车由于不受怠速影响，容易实现无级变速。电动汽车技术与原理

第48页电动汽车技术与原理

第49页悬架的静挠度动挠度和偏频返回9.6电动汽车的总体布置9.6.1总布置设计图的图面要求9.6.2车身内部布置9.6.3运动校核电动汽车技术与原理

第50页1.坐标系2.总布置图格式3.校对图电动汽车技术与原理

第51页9.6.1总布置设计图的图面要求汽车总布置图的坐标系电动汽车技术与原理

第52页纵向对称面车架上平面交线前轴垂直面车架上平面交线前轴垂直面纵向对称面交线9.6.2车身内部布置1.电动货车驾驶室布置2.电动客车驾驶区布置3.电动客车乘客区布置4.电动乘用车内部布置电动汽车技术与原理

第53页9.6.3运动校核（1）转向轮的转动方向必须与方向盘的转动方向保持一致，为此应对螺杆的旋向，摇臂的位置，转向传动机构的构成等进行运动学正确性的检查。（2）转向轮在跳动和转向过程中与翼子板、转向杆系之间的运动关系。（3）传动轴随后轮跳动时的运动关系。（4）后轮跳动时与翼子板间的相对关系。（5）转向杆系与悬架共同工作所产生的转向干涉，可通过分别作上节臂球头随悬架运动和随直拉杆运动的轨迹求出干涉量，一般控制干涉量在产生轻微不足转向的范围内。电动汽车技术与原理

第54页9.6.3运动校核（6）制动时前轴的扭转所产生的转向干涉，这种干涉应当尽可能地减到最小程度，否则易产生制动跑偏。（7）可翻转的驾驶室翻转时，连接驾驶室和车架之间的杆件和软管的运动轨迹，包括转向传动轴、变速操纵杆及其它各种操纵杆件、软轴、连接软管、电线束等的校核。（8）驾驶区各种操纵机构的运动轨迹，主要校核各种操纵动作是否会发生干涉和人体的动作是否舒适。（9）半挂牵引主车、挂车之间的相互运动关系，包括挂车前悬的回转半径、主车后悬的回转半径及挂车的前后俯仰角的校核。（10）自卸车举升机构的运动关系，即校核举升机构的运动轨迹等。电动汽车技术与原理

第55页