在动力蓄电池方面，各动力蓄电池研发课题围绕提高单体电池的电性能、安全性能和寿命，围绕提高电池组的电性能、模拟工况性能、耐振性以及车用带管理系统的电池组的综合技术指标，进行了大量的研究攻关，高功率镍氢电池、锂离子电池性能有了较大提高，已能为整车提供基本符合要求的产品。其中北京理工大学研制的容量为8Ah的高功率镍氢电池，电池功率密度提高到932w／kg，达 到国际先进水平。部分镍氢电池的循环寿命试验已经超过1500次，各项性能指标表现良好。在驱动电机方面，客车用电机及其控制系统已基本能满足整车要求，开发出额定功率为50kW、100kw功率等级的客车用驱动电机，正在向满足实用化和整车性能要求的方向靠近。共性研发技术平台建设。建立了包括电动汽车整车、电动汽车动力蓄电池、驱动电机、燃料电池发动机等7个公共检测和试验平台，并制定出相关测试规范。此外，已建立起一批产业化的中试基地和中试生产线。与此同时，在北京、武汉、天津、威海、株洲、杭州、深圳等7个城市开展商业化示范运营，积累了丰富的实际运行数据和经验。随着环保的意识不断增强，燃油价格持续上升，必将促进纯电动汽车的快速发展，从十五计划的成果来看，纯电动汽车的相关问题已经得到了很大程度的解决，已经逐步进入示范运行阶段，如果加强投入相应的人力物力，纯电动汽车的技术难题会得到更深一步的解决，纯电动汽车的普及指日可待。对于该设计可以应用一系列软件建模或仿真，如大型CAD软件不仅能完成各种形状的造型，并且修改方便，因而大大缩短了设计周期，提高了效率。目前世界上比较流行的几种三维建模软件有UG，Pro/Engineer,CATIA,Solid Edge等，软件都各有其自身的结构体系和模型表现方法。与其它的同类软件相比，UG软件的优势在于：具有用于产品设计和分析的产品开发机能以及产品信息方面综合管理机能，并能对设计部门和制造部门之间出现的矛盾加以解决，使两个部门得以有机结合，即CAD/CAM有机结合。UG软件具有强大的零件造型功能，完全继承了表面和实体建模技术，其优点如下：（1）具有复杂零件的实体造型和曲面设计能力；（2）具有产品装配能力和自上而下的设计能力；（3）具有强大的数控加工能力；（4）能生成符合国家标准的工程图纸张；（5）能转化引进产品CAD系统资源；（6）能进行二次开发；（7）具有设计分析加工及管理系统的高度集成性。 ANSYS作为世界知名的大型通用有限元分析软件，经过近30年的不断完善及应用推广，己经广泛应用于核工业、铁道、石油化工、航天航空、机械制造、能源、交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、家电等各工业领域。ANSYS软件是第一个通过IS09001国际质量体系认证的大型分析设计类软件，是美国机械工程师协会(ASME)以及美国核安全局(NQA)及近二十种专业技术委员会认证的标准分析软件。此外，ANSYS公司自建立就推出支持教学与科研的大学版本，与代表世界计算技术最高水平的高校及专业研究单位紧密合作、促使ANSYS更快地吸取世界最新的计算方法和研究成果，进而造就了不断推陈出新、技术日新月异的有限元分析软件。如今随着计算机的普遍应用，CAD／CAE技术己经成为衡量一个国家汽车工业技术水平的重要标志，同时也是衡量一个汽车企业技术水平的重要标志。CAD／CAE技术在缩短产品开发周期、节约研发成本、提高产品质量、性能和可靠性。xxxΒιβλιοθήκη 院本科本科毕业设计开题报告
题 目纯电动汽车新型驱动装置设计
学生姓名xxx学号xxxxxxxx
所在学院机械工程学院
专业班级xxxxxxxxx
指导教师xxxx
2015年3月20日
题 目
纯电动汽车新型驱动装置设计
一、选题的目的及研究意义
现如今汽车已经成为现代生活不可缺少的一种交通工具，但是随着汽车数量增多，石油资源危机和汽车尾气排放成为以内燃机为动力的汽车所面临的两大技术问题，汽车界势必要寻求低排放、综合利用能源的车辆。因此，具有这些特性的电动汽车成为各国研究的热点。早在19世纪后半叶的1873年，英国人罗伯特戴维森（Robert Davidsson）制作了世界上最初的可供实用的电动汽车。这比德国人戴姆勒（Gottlieb Daimler）和本茨（Karl Benz）发明汽油发动机汽车早了10年以上。戴维森发明的电动汽车是一辆载货车，长4800mm，宽1800mm，使用铁、锌、汞合金与硫酸进行反应的一次电池。其后，从1880年开始，应用了可以充放电的二次电池。从一次电池发展到二次电池，这对于当时电动汽车来讲是一次重大的技术变革，由此电动汽车需求量有了很大提高。在19世纪下半叶成为交通运输的重要产品，写下了电动汽车在人类交通史上的辉煌一页。1890年法国和英伦敦的街道上行驶着电动大客车，当时的车用内燃机技术还相当落后，行驶里程短，故障多，维修困难，而电动汽车却维修方便。在欧美，电动汽车最盛期是在19世纪末。1899年法国人考门吉纳驾驶一辆44kW双电动机为动力的后轮驱动电动汽车，创造了时速106km的记录。1900年美国制造的汽车中，电动汽车为15755辆，蒸汽机汽车1684辆，而汽油机汽车只有936辆。进入20世纪以后，由于内燃机技术的不断进步，1908年美国福特汽车公司T型车问世，以流水线生产方式大规模批量制造汽车使汽油机汽车开始普及，致使在市场竞争中蒸汽机汽车与电动汽车由于存在着技术及经济性能上的不足，使前者被无情的岁月淘汰，后者则呈萎缩状态。而电动汽车的种类又可分为纯电动汽车(BEV)、混合电动汽车(HEV)、燃料电池汽车(FCEV)。在这三种电动汽中，纯电动汽车是现代电动汽车发展的一个主要方向，将电机技术和传统汽车驱动系统紧密结合，在大大简化传动链的同时精简电机的控制操作。纯电动汽车：由电动机驱动的汽车。电动机的驱动电能来源于车载可充电蓄电池或其他能量储存装置，大部分车辆直接采用电机驱动，有一部分车辆把电动机装在发动机舱内，也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子，其难点在于电力储存技术。本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物较容易，也已有了相关技术。由于电力可以从多种一次能源获得，如煤、核能、水力、风力、光、热等，解除人们对石油资源日见枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，使发电设备日夜都能充分利用，大大提高其经济效益。有关研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量，正是这些优点，使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个热点。
在纯电动汽车整车方面，目前纯电动汽车和纯电动客车均已进行了国家质检中心的型式认证试验，各项指标均满足有关国家标准和企业标准的规定。天津清源电动车辆有限责任公司和一汽天津夏利股份有限公司牵头，中国汽车技术研究中心、天津大学、天津和平海湾公司和天津蓝天高科公司等十几个单位共同参与合作开发出XL2000纯电动汽车。该车采用天津夏利2000车型和平海湾的镍氢电池、十八所锂离子动力电池技术。首批开发了5辆达国际先进水平的纯电动汽车，并将在两年内实现产业化。天津清源电动车辆有限公司和中科院电动所还共同研制成功全国第一辆纯电动中型客车。该电动客车以二汽东风客车为原车型，单纯以电池为动力源，可载客17人，最大时速可达80公里。北京理工大学等单位初步完成了北京理工科凌电动车辆股份有限公司密云电动车辆产业化生产基地的建设，并于2003年12月30日顺利通过北京市公共交通总公司组织的示范运行车组验收。小批量研发生产的4种车型近40辆公交车已投入北京市公交电动汽车示范车队的示范运行。安徽兆成电动车辆技术有限公司开发的QREV低配置纯电动汽车，2003年经过国家电动汽车试验示范区管理中心试验检测，其连续行驶距离、时速、爬坡能力、百公里电耗等主要技术指标均达到了较高水平。该车采用奇瑞7160轿车为整车平台，可承载4人，最高车速为83km／h，O-50km／h加速性17s，续驶里程为225km(市郊公路、全程开空调)，百公里电耗12．7kwh(市郊公路)，最大起步坡道18。，基本上可以满足城市交通及短距离交通的要求。东风电动车辆股份公司开发出EQ7160EV纯电动汽车、纯电动富康轿车和纯电动客车等电动汽车。其中，EQ7160EV纯电动汽车采用高性能镍氢电池，是在成熟轿车基础上，由意大利一流造型设计师完成造型设计，在英国加工制作，电驱动、各系统管理单元由相关协作单位提供，其它电动汽车专用元件由东风汽车公司选型、采购和进行整车技术集成、总装。纯电动客车(EQ6690EV)19座、铅酸电池动力，适用做观光、游览、宾馆接送车、机关团体班车，也可作为特殊接待用车，并可根据需要改装成电视转播车、各类宣传车、邮政车等。
然而，要想更好地实现耗能少、效率高，更符合现代人类的需求，那么对纯电动汽车的驱动装置进行改进是很有必要的。本设计采用三维设计软件建立后驱型电动汽车的传动系统模型和驱动电机模型； 利用ANSYS有限元分析软件对其中的主要零件进行优化；利用UG中的运动仿真功能对驱动装置进行运动仿真， 验证其运动特性和避免机械干涉。通过本课题的实施，使学生认识电机直驱的概念，掌握机械产品的设计过程，熟练掌握几种软件的建模使用，初步掌握机械产品的运动仿真分析过程，汽车零部件的设计与控制进行深刻的理解和掌握。
二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等
美、日及欧洲发达国家，纯电动汽车已开始进入实用化阶段。其中，美国的通用EVI两座轿车、通用s一10两座皮卡、福特Ranga两座皮卡，日本的丰田RAv-4五座轿车、本田Plus四座轿车、日产Lunnet五座轿车、大发Hi-jet微型面包，法国研制的标志一雪铁龙P106四座轿车等都投入了商业运行。在2000年，日本公路上就已运行着1000多辆纯电动汽车，美国商业化运行的纯电动汽车己达到6000辆，欧共同体主要城市基本上都有试运行的电动公交车。电动汽车的前景取决于电池技术的突破，近年来，镍氢、锂离子被相对看好，国外汽车公司投入大量资金进行研究，铅酸、镍镉等传统电池的改进工作也在进行。美国纯电动汽车研究开发时间较长，投资力度较大。早在1991年，美国三大汽车公司签定协议，成立先进电池联合体，合作研究电动汽车用电池。90年代初期，通用汽车公司投入10亿美元开发Ev一1型纯电动汽车，并发展到第二代通用EVI。该车采用高容量铅酸电池和镍氢电池，137马力、3相Ac感应发动机驱动，电调节最高时速可达80公里／小时，一次充电里程75-130公里，全充电时间5．5-6小时。通用汽车公司已经确立了2010年量产电动汽车volt的目标。福特公司2002年推出全新的THINK都市车，最高车速为90km／h，两次充电间的实际续驶里程约85公里，0至50公里的加速时间为7秒。镍铬蓄电池的估计寿命为10年，充电过程十分简单，只需在普通家用220V的电源充电46小时就可达到80％的电量。日本政府一直很重视电动汽车的发展，很早就制定了电动汽车发展计划。1991年通产省制定了第三届电动汽车普及计划，用于推动电动汽车的普及与应用，日本各汽车制造商均开始了纯电动汽车的开发。1997年后日本汽车制造商推出了装载镍氢、锂离子电池的第二代纯电动汽车。90年代末，丰田公司研制出RAV一4 EV型纯电动汽车，其动力装置是一台免维护50kW交流同步电机，由288V镍氢电池提供电能，充电时间56h，最高车速为125km／h，一次充电行驶距离215km。日产公司研制成功LunnetEV五座纯电动汽车，该车采用锂离子电池，最高车速120 km／h，一次充电行驶230km。2005年，日本庆应大学研究人员设计了一款新型世界上行驶速度最快的电动汽车Eliica，最高速度可达每小时370公里，Eliica电动车采取8轮驱动，从静止加速到100公里／4,时只需要4．2秒，加速到160英里／4,时也仅仅只需要7秒钟。三菱汽车提出了08年量产电动车iMiEV的计划。日本富士重工公司最近推出以小型高能锂电池为动力的纯电动汽车Rle，Rle使用了新型锂电池，这种电池用专用充电器5分钟内可充电90％，连续运行距离达到120公里，富士重工计划2010年正式推入市场。十五期间，在国家科教领导小组的领导下，在相关部门、地方政府的支持配合下，启动了电动汽车重大科技专项，并确立了4三纵三横(燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动汽车三种整车技术为三纵，多能源动力总成系统、驱动电机、动力电池三种关键技术为三横)的研发布局，采用总体组负责制，由整车企业牵头，关键零部件配合、产学研相结合，政策、法规、技术标准同步研究，基础设施协调发展的研发体制。同时，项目实施管理过程中采用第三方监理机制，保障专项顺利进行。经过四年多的努力，电动汽车重大专项经过三轮技术研发，共安排课题161个。自主研发出具有自主产权的纯电动、混合动力、燃料电池车的实用化样车，并按照相关规程初步完成了道路试验和可靠性工况试验，性能指标不断提高。正逐步建立起我国新一代的新能源汽车动力系统技术平台，并通过整车集成配套技术研发实现与传统汽车的技术对接，逐步向产业化延伸。