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平均分华侨大学厦门工学院电气工程设计导论2010～2011学年第一学期系（部）课题名称班级、组别本组成员按全组分数为100分，每个成员所得分数农历二〇一〇年十一月初七月12日电动车结构布置及设计摘要：本文从电动车基本结构的布置入手，论述了电动车设计中应该注意的几个问题。关键词：电动汽车结构布置设计一．前言作为有效缓解环境污染和能源衰竭的电动汽车，已经逐渐成为世界各国经济舞台上的主角。同时，随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，未来电动汽车将迎来良好的发展空间。一是节约能源，优化能源结构的需要。电动汽车用电的来源是多样化的（燃煤、水力发电、核能发电、风力发电等），推广电动汽车可以优化能源供应结构，保证我国经济发展中的能源安全。二是保护环境，减少碳排放量的需要。电动汽车它本身不排放污染大气的有害气体，推广电动企业，可以减少温室气体排放量，有效缓解大气污染。三是优化资源配置，促进产业升级的需要。我国锂资源、稀土资源储藏量丰富，而电动汽车的电池是磷酸铁锂，永磁同步电机则用到稀土，由此可见，发展电动汽车可充分利用我国现有的资源发挥已长，制敌之短。同时，美国通用汽车的破产，也在警告我们汽车产业到了技术革新，优化升级的关键时候。二．电动车的基本结构现在高性能的电动汽车通常是专门设计制造的，这种专门设计制造的电动车以原有的车体和车架设计为基础，满足电动汽车独有的结构要求并充分利用了电力驱动的灵活性。以燃油汽车相比，电动汽车的结构特点是灵活的，这种灵活性源于电动汽车具有以下几个独特的特点：首先，电动汽车的能量主要是通过柔性的电线而不是通过刚性联轴器和转轴传递的，因此，电动汽车各部件的布置具有很大的灵活性；其次，电动汽车驱动系统的布置不同（如独立的四轮驱动系统和轮轴电动机驱动系统等）会使系统结构区别很大，采用不痛类型的电动机（如直流电动机和交流电动机）会影响到电动汽车的质量，尺寸和形状：不同类型的储能装置（如蓄电池和燃料电池）也会影响电动汽车的质量，尺寸及形状。另外，不同的补充能源装置具有不同的硬件和机构，例如蓄电池可通过感应式和接触式的充电机充电，或者采用替换下来的蓄电池在进行充电。2.1工作原理及控制系统框图工作原理：蓄电池——电流——逆变器——电动机——动力传动系统——驱动汽车行驶控制系统框图：线控转向系统2.2基本结构如图电动汽车的组成包括：电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。2.3驱动部分1．逆变装置PWM逆变器将通讯系统中的调制技术引入交流变频领域，采用脉宽调制（PWM）技术，可在逆变器上同时实现变压和变频，对非正弦供电电机来说PWM可消除或消弱有害高次谐波。逆变器在调频的同时实现调压，而与中间直流环节的元件参数无关，加快了系统的动态响应，可获得比常规六拍阶梯波更好的输出电压波形，能抑制或消除低次谐波，使负载电机可在近似正弦波的交变电压下运行，转矩脉动小，提高了系统的性能。把一个正弦半波分作N等分，然后把每一等分的正弦曲线和横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的等高矩形脉冲来代替，矩形脉冲的中点与正弦波每一等分的中点重合。由N个等幅而不等宽的矩形脉冲所组成的波形就与正弦的半周等效。图中一系列脉冲波形就是所期望的逆变器输出PWM波形。由于各脉冲的幅值相等，所以逆变器可由恒定的直流电源供电，符合逆变器的电能直交变换模式。双向变换器使用双向DC/DC变换器可将蓄电池组成或超级电容器的电压稳定在一个相对较高的电压上，明显提高电动机的驱动系能。当汽车制动时，可将再生制动的能量存储到电池或超级电容中，有效提高汽车的里程。大功率双向DC/DC变换器可用于车辆制动能量的回收，并在启动或加速时释放，提高了能量的利用率。车用双向DC/DC变换器要求结构尽量简单，但要保证运行可靠，能量转换效率高。2．电机部分交流感应电机又称异步电动机。相对于直流电动机而言，交流感应电动机的调速系统比较复杂，所以要用蓄电池输出的能量来驱动交流感应电动机，就先必须将蓄电池输出的直流电进行交流处理，将其逆变成为交流电。交流感应电动机的调速方法主要包括改变转差率调速，调压调速，变频调DC/DC双向变换器速，变极对调速等，其中以变频调速应用最为广泛。带能量回馈的电动汽车交流驱动系统其中由高频电感L和开关VSm构成的DC/DC变换器为逆变器提供输入电压，而VSt作为能量回馈控制开关，控制能量的流向和大小。2.4电池蓄电池是一种化学电源，讲化学能转变为电能，属于可逆直流电源。靠内化学反应储存电能或向用电设备供电。汽车上使用蓄电池目的为了满足起动发动机需要。铅蓄电池一般有三个或六个单格电池串联而成。1极板根据蓄电池容量选择适当规格极板及数量组合而成。于充放电时,两极活性物质随着体积的变化而反复膨胀与收缩。两极活性物质中，阴极板之海绵状铅的结合力较强，而阳极板之过氧化铅的结合力弱，因而在充放电之际，会徐徐脱落，此即为铅蓄电池寿命受到限制的原因。期使蓄电池使用期限延长，能耐震并耐冲击，则阳极板的改良即成当急要务。玻璃纤维管式的阳极板:此乃以玻璃纤维制的软管接在铅合金制的栉状格子(蕊金)上，在软管和蕊金间充填铅粉之后，将软管密封，使其发生变化，产生活性化物质，由于活性化物质不会脱落，与电解液接触亦良好,是一种非常好的极板材料。使用具有这种极板的蓄电池是电动车唯一的选择。编织式软管乃以9microm(μ)的玻璃纤维编成管袋状，弹性好，可耐膨胀或收缩，而且对电解液的渗透度也非常良好，此软管乃是最佳产品，长久以来，实用绩效良好。2隔离板能防止阴、阳极板间产生短路，但不会妨碍两极间离子的流通。而且经长时间使用，也不会劣化，或释放杂质。铅蓄电池一般都使用胶质隔离板3电池外壳耐酸性强，兼具机械性强度。电动车用的蓄电池外壳乃使用材质强韧之合成树脂经特殊处理制成，其机械性强度特别强，上盖亦使用相同材质，以热熔接着4电解液电解液比重以20℃的值为标准，电动车用的蓄电池完全充电时之电解液标准比重为1.280。5液口栓液口栓的功能为排出充电时所产生的气体及补充纯水，测定比重。2.5仪表显示系统仪表系统电路如图所示1指针式仪表此类仪表包括累计行驶里程表，整车速度指针表，蓄电池电压指针表，大灯指示及左右转向灯指示等。累计行驶里程数字是6个“十进制”的齿轮计数器。整车速度指针表是个阻尼转速表。它们共用一个转速输入信号进行换算，通过机械传动实现各自的指示功能。电压指针表是普通的50V直流电压表头。指针式仪表的集成度比较低，电路的接线比较简单，仪表电路不依赖于控制电路，能独立工作。机械类仪表的故障主要是引线或仪表头故障。2液晶仪表通过专用的霍尔传感器或无刷电动机霍尔传感器的开关信号，传输给液晶显示仪表总成上的单片机，对单位时间内车轮转动圈数的计数，能计算出电动车的行驶时速，将行驶时速与行驶时间相乘，能计算出电动车的行驶里程。也有的液晶显示仪表总成上没有单片机，而是利用无刷电动机控制器内部的单片机作为译码芯片，能将电动机运行时速和累计行驶里程计算出来，输送给液晶显示仪表。液晶显示仪表的优点是对各种数据(如时速、电池电压、行驶里程、行驶时间、环境温度等)以数字精确显示，使操作人员能一目了然地看见精确数值。但是这种仪表的缺点是抗阳光紫外线辐射能力低，对使用环境温度要求高。液晶显示仪表不能长时间放在太阳底下晒，只能在-10℃~40℃的环境使用。喇叭震荡器喇叭按钮闪光器电源开关锁后灯组合(同理)BL1黑转向指示灯2粉右大灯左双组合开关电压表头前左前右大灯1棕2黑1黑2绿3蓝1绿2黑长时间在高温或低温环境下使用，将导致液晶屏的不可逆损伤，造成液晶屏的显示数值模糊，直至无法显示。液晶仪表的电路复杂，故障率相对也高。有的液晶仪表电路可以不依赖于控制器电路，能独立工作，有的液晶仪表必须依赖控制器里面的单片机的数字信号才能工作。由于涉及显示驱动程序的软件与单片机的型号，这种仪表一旦出现故障，只能更换仪表总成。在应急情况下，可以将转把与渣把的引线直接供给控制器使用，只是缺少指示。显示内容作用1电源指示指示本车电源已经打开2电池电压用发光二级管或电压表头指示电池的电压3欠压指示指示电池电压是否低于正常使用值以下4过流指示指示当前电动机运行的电流超过了允许的最大连续供电电流5电动机电流显示电动机运行的电流大小6骑行模式指示智能电动车“1：1助力”，“电动”，“定速”骑行状态7行驶速度当前行驶的整车速度8灯具指示指示大灯，左右转向灯，刹车灯是否处于工作状态9累计里程指示电动车累计行驶的里程10本次里程本次通电行驶的里程11行驶时间本次通电行驶的时间12当前温度当前使用环境的温度