文献综述-一款纯电动轿车动力系统选型与布置设计

纯电动轿车动力系统选型及布置设计综述〖摘要〗汽车是现代社会的重要交通工具，为人们提供了快捷舒适的出门服务，但是伴随着汽车工业的高速发展，传统汽车的能源和环境问题越来越突出，日益严重的环境污染和能源危机给汽车工业的发展提出了极为严峻的考验。为了汽车工业的可持续发展，也为了保护人类居住的环境和能源供给，电动汽车应运而生，以使用电能的电动机为驱动设备的电动汽车在某种意义上可以实现真正的“零污染”，电动汽车现在已经成为了全世界工业大国汽车研发的一个重点。本文介绍了纯电动轿车动力系统的匹配设计以及布置设计，其中包括了纯电动轿车对驱动电机的要求、电机参数的匹配计算，对动力电池的要求、电池各参数计算，整车动力系统的布置要求，目前国内外状况、存在问题，未来的研究发展方向，在此基础上基于自己的对纯电动轿车发展的一些看法。关键词：纯电动轿车、驱动电机、动力电池、整车动力系统布置一、引言汽车的发展速度在步入大众视线以后不可谓不快，汽车不再是一个简单的代步和运输工具，它已经成为很多人生活必需品和文化生活的一部分，汽车的普及程度和技术已经成为了一个国家或地区现代化额定标志，汽车在很大程度上给与了社会很大的帮助同时，也给人类社会带来了很多不得不去面对的问题。电动汽车（EV）是21世纪清洁、高效和可持续发展的交通工具，是一种电力驱动的道路交通工具。从环境方面考虑，在城市交通中使用电动汽车可实现零排放或极低排放，从能源观点考虑，电动汽车利用的是一种可靠的、来源广泛和均衡、对环境友好的能源，如多种可再生能源。由于电动汽车能量利用效率高、低排放、低污染等优点，因而受到众多研究者青睐，未来的应用前景广阔，电动汽车技术是未来汽车技术的发展方向。电动汽车具有很多传统汽车所没有的独特的优点，例如污染小，因为电力来源的多样化，如风能、水能、太阳能、潮汐能、核能等都可以高效地转换为电能，如果能够在夜间用电低谷期充电，那还可以提高电网利用率，进一步减少能源的浪费；无噪声或是噪声低，现在大城市中汽车噪声已经成为了一种比较严重的污染，减少噪声污染也是今后汽车工业的一种考验，汽车发动机噪音是汽车行驶过程中主要噪音来源，与传统燃油汽车相比，电动车在这方面具有很大的优势，它在行驶过程中基本上是保持宁静的，这个特别适合在需要降低噪声污染的城市中行驶；高效率，这是电动汽车在能源利用率上最显著的特点，不会因为在城市中走走停停而浪费大量能源和排除大量尾气；结构简单，维修方便，如果蓄电池质量过关的话，使用寿命也许会超过燃油车；适用范围比较广泛，不受高海拔缺氧影响，也不受低温影响，如果是燃油车则是要么无法工作，要么效率低下，而电动车是几乎不受影响的。电池是整车的动力来源，所以电池的布置位置会影响整车空间的合理性与重心位置调节和通过性电能问题，以及会对整车线束的合理布置有不小的影响。课题研究概况1）国内外研究概况从20世纪70年代起，世界发达国家均投入巨资进行电动汽车商业化开发和利用，以日本电动汽车发展情况为例[1]，如下表2-1所示，表2-1日本电动汽车发展情况公司车型投放时间现运行情况丰田公司混合动力轿车Prius1997年批量投放2000年7月出口北美2000年9月出口欧洲20多个国家2006年4月全球销量达到了50万辆2012年该公司将其所有的车型全部装上混合动力发动机继Prius混合动力轿车之后，丰田还推出了Estima（大霸王）混合动力汽车和搭载软混合动力系统的Crown轿车，在普及混合动力系统的低燃耗、低排放和改进行驶性能方面走在了世界前列本田公司混合动力电动汽车Insight2009年正式进入市场销售混合动力汽车Civiv2001年正式进入市场销售混合动力汽车Altima2006年向美国市场销售2010年日本国内普及5万辆到20世纪90年代，欧美等发达国家纷纷制定了汽车尾气排放标准并严格执行。面临能源和环境的压力，国外著名汽车公司都十分重视研究开发电动汽车，世界发达国家不惜投入巨资进行研究开发，并制定了一些相关的政策、法规来推动电动汽车的发展。在近年的国际性大型运动会上，电动汽车也成为各国展示其科技实力和环保意识的工具之一。例如通用公司在1990年在洛杉矶展出“冲击（Impact）”牌电动轿车，该车采用铅酸技术与高新技术[2]。从此掀起了一个以高新技术为技术、得到各国政府大力支持的、世界性的电动汽车研发热潮。近年来，不仅仅是只有三菱、通用这样的汽车企业，也有属于电力系统的发过电力公司、东京电力公司，以及东芝、日立、东阳电机、NEC等机电跨国公司。我国新能源汽车的发展需要依靠政府的强有力推动，从产业规划一直到市场化，政府的引导都起到了决定性的作用。在“十五”期间，国家电动汽车重大科技专项以开发电动汽车整车技术和关键零部件技术为重点，采取整车牵头、零部件配合、产学研相结合的模式，推动电动汽车技术开发。一汽集团、东风集团、上汽集团、长安汽车集团、奇瑞汽车公司等汽车企业，天津清源动力、大连新源动力、春兰研究院、行横电源公司、神州电源公司、株洲时代集团等一批电动汽车零部件高新技术企业，以及中科院、清华大学、同济大学、北京理工大学、中国汽车技术研究中心等相关高等院校、科研院所共200多家单位参与了电动汽车研发。在电动汽车产品开发的同时，其示范应用同步进行[3]。在各地政府的大力支持下，科技部在全国建立了电动汽车商业化示范城市，在北京、天津、杭州、株洲、深圳等城市展开了不同车型、不同示范运营主体、不同运营管理方式和不同路线的小规模示范。一是为了在示范运行过程中检验产品的可靠性，使其得到技术的持续改进；二是通过这种特定的区域和线路的商业化运行示范，探索符合城市市场规律的商业运行模式，以积累运营管理经验；三十为了建立多元化、互动型的电动汽车服务体系，在其运营过程中进行考核评估和改进；四是为了逐步建立电动汽车商业化运行的政策支撑体系，研究其效益，促进形成推广电动汽车的市场氛围。也是为了让广大民众进行提前了解、认识和尝试电动汽车新技术，为社会进一步接受电动汽车打下一定的基础。2）目前推广存在的主要问题初始成本高，目前来说电动汽车的价格为一般同等级燃油车的2-5倍，虽然即便在扩大生产规模以后会有一定幅度的降低，但是也同样难以达到燃油其车的水平。为了降低其成本，必须努力去改善电动汽车的各个子系统，如电动机、电机控制器、充电器、电池以及其他辅助设施等，同时对整车进行综合与优化。同时利用东西方技术相结合，高新技术与廉价劳动力相结合的优势，来进一步降低成本。续驶里程短，现在电动汽车所使用的电池一般来说能量密度较低，相比于汽车或者柴油差距较大，目前世界各国都在积极研发一些先进的电池，并采用了辅助设施来改善电动汽车的续驶里程。必须重新建设技术设施，为了克服充电时间太长的问题，需要在加油站或者停车场建设类似燃油汽车加油站的快速充电站，而且充电机的技术也有待提高。3）发展前景随着技术的不断创新与突破、面对金融危机、油价攀升和日益严峻的节能减排压力，2008年以来，很多国家和地区相继发布实施了新的电动汽车发展战略，进一步明确了产业发展方向，明显加大了研发投入与政策扶持力度。从技术成面上来看，纯电动汽车电池技术进步加速，整车产品更加接近消费者需求，以电池租赁为代表的纯电动汽车商业模式创新取得进展。我国作为新兴的汽车生产大国，既面临产业转型的严峻挑战，也迎来了难得的历史机遇。发展电动汽车产业是我国汽车产业技术升级转型的必然选择，是我国汽车产业跨越式发展、赶超发达国家的重大历史机遇。我国具备加速推进电动汽车研发和产业化的基础和条件。如果战略目标明确，政策措施得当，我国很有可能像日本一样在经历了石油危机之后以节能紧凑型汽车确立全球竞争优势一样，在电动汽车领域实现技术跨越，形成竞争优势。4）小结随着汽车市场的不断开发，电动车的发展已经是势在必行了，电动汽车动力系统是其最为重要的一环，其在很大程度上决定了其续驶里程、加速性能、最大爬坡度等性能，所以对于动力系统的选择至关重要，其布置又决定了汽车的稳定性和空间使用问题，在这一方面的研究还需要很大的努力。5）参考文献【1】付主木，电动汽车运用技术，北京：机械工业出版社，2014【2】李兴虎，电动汽车概论，北京：北京理工大学出版社，2005【3】王文伟，电动汽车基础技术，北京：机械工业出版社，2010【4】陈清泉，孙逢春，祝嘉光，现代电动汽车技术，北京：北京理工大学出版社，2002【5】吴铁庄，电动车辆及其使用与维修，北京：人民邮电出版社，2002【6】余志生，汽车理论，北京：清华大学，2009【7】臧杰，新能源汽车，北京：机械工业出版社，2014【8】王望予，汽车设计，北京：机械工业出版社，2004【9】陈家瑞，汽车构造（下），北京：机械工业出版社，2001【10】崔胜民，新能源汽车技术，北京：北京大学出版社，2009【11】蔡兴旺，新能源汽车结构与维修，北京：机械工业出版社，2014【12】门保全.电动汽车[M].湖南：湘潭大学出版社，2011【13】ZhangGuirong,ZhangHenghai,LiHouyu.TheDrivingControlofPureElectricVehicle[J].