电动汽车整车设计（PPT57页)

2电动汽车整车设计2.1汽车业CAD/CAM/CAE技术发展2.2电动车辆整车标准体系2.3电动汽车的总体设计2.4电动汽车的参数选择2.5电动汽车零部件载荷计算2.1汽车业CAD/CAM/CAE技术发展1)汽车工业代表着一个国家制造业发展的水平。2)汽车工业一直是CAD/CAM/CAE系统应用的先锋。作为制造业的中坚，CAD技术的应用，有效地推动了汽车制造业的前进；汽车业的需求也极大地带动了CAD技术的发展。1.汽车业面临的问题(1)保有量的相对固定，导致竞争加剧。(2)汽车制造业是技术密集型和劳动密集型产业。易学好用、设计/分析/制造一体化的软件就受到企业的青睐；同时，支撑整个企业产品信息的框架式软件──产品数据管理系统（PDM），也逐渐为众多的汽车制造商所接受。2.汽车业巨人们如何打算各大汽车制造商都对面向整个企业信息系统的制订了改造计划并已实施。以下为几个主要的汽车制造商所提出的计划：福特：“福特2000年”，C3P项目；马自达：“数字改造计划”；日产：“业务过程革新”；雷诺：“产品设计及生产环境重组”；日野：“并行工程计划”等等。以福特汽车公司的软件选型为例:3.史无前例的软件选型──福特建立C3P体系1993年，福特汽车公司制定了面向21世纪的“福特2000年”长远发展规划，决定彻底改造自己的计算机应用状况。福特的目标是：一个新车型的开发周期从目前的36个月缩短到18个月乃至12个月；新车开发的后期设计修改减少50%；原型车制造和测试成本减少50%；投资收益提高30%。福特希望用一个产品数据管理系统（PDM）,把计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程分析（CAE）、计算机辅助制造（CAM）集成起来，融汇到一个遍布全球的公用数据系统之中，即C3P（CAD/CAM/CAE/PDM）。这是C3P概念在整个业界第一次正式提出。4.“福特效应”伴随着大型汽车制造厂商开始选择主流软件的浪潮，很多汽车企业开始启动了自己的选型计划。继福特之后，又有了马自达、日产、雷诺、日野等等。在近三年这些新的大型选型过程中，SDRC公司赢得了约80%的合同，这种现象被业界评论家称之为“福特效应”。一个有趣的现象是，在决胜阶段几乎都是SDRC与PTC展开最后争夺，因为只有这两种软件才真正代表着九十年代CAD技术发展的最高水平。附表为近三年选择SDRC软件作为主要技术支撑的汽车业厂商。汽车制造厂商国家选用核心CAD软件选用PDM软件合同日期合同额($万)产品范围福特(Ford)美国I-deasMasterSeriesMetapahse1995/12/19$20,700整车日产(Nissan)日本I-deasMasterSeriesMetapahse1998/1/7$10,000整车雷诺(Renault)法国I-deasMS+EuclidMetapahse1998/2/11$3,500整车马自达(Mazda)日本I-deasMasterSeriesMetapahse1996/12/19$3,100整车奔驰(M-Benz)德国CATIAMetapahse1996/2/5$600整车克莱斯勒(Chrysler)美国CATIAMetapahse1998整车数字流程(DIPRO)日本I-deasMasterSeriesMetapahse1997/2/23$6,500配件日野(Hino)日本I-deasMS+TOGOMetapahse1998/1整车丰田(Toyota)日本TOGO-CAD(I-deas)1997/2整车本田(Honda)日本CATIA+I-deasMS1997整车现代(Hyundai)韩国CATIA+I-deasMS1997/3整车嘎斯(GAZ)俄罗斯I-deasMasterSeries1996/2/13整车塔塔(Tata)印度I-deasMasterSeriesMetapahse1996整车Mahindra&Mahidra印度I-deasMasterSeries1997整车帕金斯(Perkins)英国CADDS5+I-deasMSMetapahse1996发动机固特异(Goodyear)美国I-deasMasterSeriesMetapahse1996轮胎米其林(Michelin)法国Metapahse1997轮胎LearCorperation美国Metapahse1997配件PICO/Wisne美国I-deasMasterSeriesMetapahse1997/12/27配件Johnson&Johnson美国I-deasMasterSeriesMetapahse1996配件MackTruck美国Metapahse1997/10配件AlliedAutomotive美国Metapahse1997配件ITTAutomotive美国Metapahse1997配件5.汽车业人士如是说福特公司副总裁NeilRessler先生：C3P是由福特主导的一次对设计自动化环境的重新武装，它具有十分重大的意义。我相信C3P项目将为福特带来极大的竞争优势。福特C3P项目总经理RichardRiff博士：我们已经超额完成任务。当我们开始时，不少业内人士说在四年时间内完成C3P几乎是不可能的。我们要证明他们是错的，我们会比原计划更快地实现这一目标。雷诺科技信息系统部主任FrancoisPistre先生：选择象SDRC这样世界级的软件供应商，与马特拉一起参与我们车辆工程，将会帮助我们在雷诺成功地进行前所未有的、最广泛的产品设计及生产环境重组工作。融汇SDRC与马特拉的丰富的汽车专业经验以及来自双方的广泛的先进设计/制造技术，将使雷诺受益匪浅。这对保持雷诺在当今市场上的强有力的竞争地位是至关重要的。日产公司工程系统部的总经理JojiMadusa先生：“单一CAD/CAM/CAE系统可使车身曲面、动力总成、实体设计以及零部件设计实现标准化，这将使得整车开发全过程获得极大的并行性。”日产董事会成员、业务过程革新部总经理YoshimichiUrabe先生：日产公司在全球范围内开发、制造和销售汽车产品。日产需要开发制造出让客户满意的车。为此，我们需要集我们所有之技术秘诀、过程知识以及具有全球性资源的优点来不断改进自身，以全新姿态进入下一个世纪。从这方面考虑，来自SDRC的IDEAS和Metaphse技术将是帮助实现我们的目标──并行工程的最有效的工具。在日产全球部门进行的业务过程革新，将改进产品质量、减少成本和缩短上市时间，这将是引人注目地改进全部产品性能的强大的驱动力，也是达到日产业务目标的关键因素。马自达项目总经理MitsushiroNiimi先生：在技术是第一生产力的今天，要想在全球大市场中占有一席之地，必须不断地改进技术。马自达选择了IDEASMasterSeries是因为它在曲面造型、实体造型、仿真分析、制造、测试和并行工程方面的强大功能，并且该软件是使马自达在数字改造计划中获益并急需的技术。我们对与SDRC公司业已建立的密切合作关系很满意。MetaphaseSeries2软件将能够使马自达在开发方面具有企业级的并行工程工具。这意味着我们的工程师将能够更密切的并肩工作，快捷、可靠地享用工程数据。采用这一并行工程手段将帮助马自达更有效地通讯，降低开发费用，缩短产品上市时间。6.汽车业计算机应用未来发展趋势高质量、低成本、更快的产品上市时间和更新的产品式样是企业注定要追求的共同目标。汽车业计算机应用未来发展趋势：改进企业过程──有效地利用企业资源，步入全球性大协作；核心式工程工具──实现电子（或数字）样机需要核心式的主模型技术；数据管理及控制──用PDM系统构建企业信息框架，实现企业级信息共享；集成的供应链──制造厂商与零配件供应商的日趋紧密的信息共享形成集成的供应链。2.2电动车辆整车标准体系国际标准化组织标准电动道路车辆安全要求第1部分：车载储能装置电动道路车辆安全要求第2部分：功能安全方式和故障防护电动道路车辆安全要求第3部分：防止人员触电·电动道路车辆术语电动道路车辆参考能量消耗率和续驶里程乘用车和轻型商用车辆试验规程·电动道路车辆道路操纵特性2.3电动汽车的总体设计电动汽车的基本结构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。(a)前轮驱动1．蓄电池2．调速控制器3.驱动电动机4．转向驱动轮5．水箱6．充电器7．充电插座图2—1电动汽车的组成图(b)后轮驱动1.直交逆变器2．驱动电动机和减速器3．钠硫电池4．系统控制器5．电动转向器6．加热器图2—2电动汽车的组成图1.工作装置2．驱动桥3．驱动电动机4．液压泵5．油泵电动机6.蓄电池7．转向桥8.平衡重9．调速控制器10．方向盘图2—3工业用电动叉车的组成图电动车辆的组成与各部件的功用1.电源电源为电动汽车的驱动电动机提供电能，电动机将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。2.驱动电动机驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。3.电动机调速控制装置电动机调速控制装置是为电动汽车的变速和方向变换等设置的，其作用是控制电动机的电压或电流，完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。4.传动装置电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴，当采用电动轮驱动时，传动装置的多数部件常常可以忽略。5.行驶装置行驶装置的作用是将电动机的驱动力矩通过车轮变成对地面的作用力，驱动车轮行走。它同其他汽车的构成是相同的，由车轮、轮胎和悬架等组成。6.转向装置专用装置是为实现汽车的转弯而设置的，由转向机、方向盘、转向机构和转向轮等组成。7.制动装置电动汽车的制动装置同其他汽车一样，是为汽车减速或停车而设置的，通常由制动器及其操纵装置组成。在电动汽车上，一般还有电磁制动装置，它可以利用驱动电动机的控制电路实现电动机的发电运行，使减速制动时的能量转换成对蓄电池充电的电流，从而得到再生利用。8.工作装置工作装置是工业用电动汽车为完成作业要求而专门设置的，如电动叉车的起升装置、门架、货叉等。2.3.1电动汽车的总体构造一般由四部分组成：1.电动机电动机是电动汽车的动力装置。其作用是产生动力，通过传动系驱动车轮使汽车行驶。电动机主要有直流电动机和交流机两类。2.底盘底盘作用是支承、安装电动动机及其各部件、总成，形成电动汽车的整体造型，并接受电动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。3.车身车身安装在底盘的车架上，用以驾驶员、旅客乘坐或装载货物。轿车、客车的车身一般是整体结构，货车车身一般是由驾驶室和货箱两部分组成。4.控制系统及电气设备控制系统是对电动汽车的起动、行驶、前进、倒车、制动等进行控制。电气设备由电源和用电设备两大部分组成。2．3.2电动车辆的总体布置电动车辆的布置是指电源(蓄电池)、驱动装置及调速控制装置等的具体布置。1.电动机中央驱动电动机中央驱动的布置方式如图2—4所示，图2-5为蓄电池叉车的驱动布置图，图2—6为电动牵引车的驱动布置图。中央驱动布置的特点是只需一只驱动电动机，控制电路较简单，车辆的结构与传统布置相近，可以在内燃机车辆的基础上改装，其传动装置和技术较成熟。图2—4电动汽车的中央驱动布置示意图1．蓄电池2．车体3．随动支承轮4．驱动轮5．转向装置6．驱动电动机7．转向传动轴8．制动杆9．液压操纵杆10．座椅11．液压泵和电动机12．前轮图2—5蓄电池叉车的驱动布置图1．车体2．制动操作装置3．电控装置4．转向装置5．蓄电池组6．调速控制器7．牵引钩8．驱动桥9．转向轮图2—6电动牵引车的驱动布置图2.电动汽车的横向驱动布置，图2—7示意图。有：前置和后置方式图2—7电动汽车的横向驱动布置示意图3.电动汽车的边置纵向驱动布置，图2—8示意图。有：前置和后置方式图2