摘 要

本文主要对驱动系统的布置形式和其中的电机、电池和传动轴进行了设计。通过对各种类型的电机比较，选择了应用广泛的永磁直流电机，然后根据整车性能参数设计了电机参数，使之能达到电动车行驶要求。并通过续驶里程的要求设计了电池组能量，规定了电池的连接方式。通过转矩要求设计了传动轴直径和其结构。对各动力部件进行了合理的布置，设计了与车身的连接部件，使之能够达到MPV的行驶要求，并做了隔振措施。

最后经MATLAB计算了其动力性，对设计结果进行验算，达到了总体参数的要求。

关键词：驱动系统 ； 续驶里程 ； 动力性

Abstract

This paper mainly to design layout of the drive system and the motor, battery and transmission shaft . Through a comparative study of various types of motor, chose the widely used permanent magnet DC motor, then according to the performance parameters of the vehicle,designing the motor parameters , so as to achieve electric motor car driving requirements. And through continued driving mileage requirements to design the battery energy,and rule the battery connection. Through the torque required tois design the drive shaft diameter and its structure . The dynamic parts of the reasonable layout design and body of the connecting parts, which can meet the requirements of the MPV vehicle, and take measures to turm down vibration.

Finally, the dynamic performance of the MATLAB is calculated, and the design results are checked, which can meet the requirements of the overall parameters.

Keyword：drive system；continued driving mileage；dynamic performance

目录

摘 要 I

Abstract II

目录 1

第1章 绪论 2

第2章 驱动系统的零部件设计 4

2.1 驱动系统的组成 4

2.2驱动系统驱动电机的设计 4

2.2.1 电动汽车对驱动电机的要求 4

2.2.2 电机类型的选择 5

2.2.3电机参数的计算 6

2.3 驱动系统电池组的设计 9

2.3.1电动汽车对电池的要求 9

2.3.2电池类型的选择 10

2.3.3电池参数的计算 10

2.3.4 电池组数目的确定 11

2.4传动轴的设计 12

2.4.1传动轴的材料选择 12

2.4.2电机轴径的选择 12

2.4.3 半轴的设计 13

2.4.4 半轴杆部直径的确定 13

2.4.5 半轴长度和装配位置的确定 15

2.4.6 半轴万向节的选取 16

2.5 传动系统的传动比选择 16

第3章 驱动系统的结构布置 17

3.2 电池箱的结构和布置 18

3.2.1电池箱结构 18

3.2.2 电池箱的布置 19

第4章 汽车动力性的评价 20

4.1 最高车速的计算 20

4.2 最大爬坡度的验算 21

第5章 汽车经济性的评价 23

5.1 百公里耗电量 23

5.2 续驶里程 23

第6章 结论 24

参考文献 25

附录A 26

电动MPV动力性能的计算 26

致谢 27

第1章 绪论

电动汽车的发展已经有一百多年的历史，刚起步时也曾与内燃机车、蒸汽机车三分天下，然而随着石油开采技术的进步和内燃机技术的进步，电动汽车发展一度陷入停滞状态，而20世纪70年代的石油危机成为了电动汽车发展的转折点，各国为了摆脱对石油的依赖，纷纷开发新能源汽车，电动汽车的发展再度兴起^[1]。进入21世纪以来，随着石油供应与需求之间矛盾的日益尖锐，国际油价的不断攀升；另一方面，随着汽车保有量的快速增长，汽车尾气排放对环境的污染严重，对空气污染、气候变暖等问题有不可忽视的责任。所以纯电动汽车（Electric Vehicle）以其高节能性和低排放性引起了人们的广泛关注。作为汽车大国的中国，2001年将新能源汽车项目列入国家“十五”期间的“863”重大科技课题，体现了我国对发展新能源汽车的重视。另一方面，中国的汽车市场由于家庭文化的原因有其独特的特点，SUV越来越受到人们的青睐，销量一直高居不下。而作为比SUV载客量更大、经济性更好的MPV车型，也将会在未来的中国汽车市场占有一席之地。所以发展MPV车型的驱动技术有着良好的应用前景，也会最大地符合市场需求。驱动系统是电动汽车的关键部分，是与传统内燃机汽车的最大不同之处。驱动系统的技术直接关系到电动汽车的经济性、动力性等关键性能。

目前国外的前沿研究都以开发新型电池和电池组的控制为主，以解决续驶里程这一电动汽车发展的瓶颈问题。如Quraan，Maharan；Yeo，Taejung提出了一种新型电力转换系统以延长电池的寿命。此系统采用一种新型的模块化多电平变流器和嵌入式的电化学电池，电池通过半桥转换器串联连接，转换器对电池的充电状态进行控制，从而使电池的充放电过程具有高弹性，并通过实验证实这是实现电池均衡控制有效的方法。该论文主要讨论了电池与驱动系统的其他部分的匹配问题，并对延长电池寿命具有积极意义^[2]。

国内的学者也对驱动系统的控制策略问题给予了高度重视，这也是在硬件发展遇到瓶颈的情况下，满足电动车动力性和经济性要求的最好的方法。张春燕，马其华研究优化了电机控制策略，首先设定了电机参数，实现了增量式PI控制算法，利用工程正定法选定了系统PI控制主要参数，并设计了控制系统的主控制程序^[3]。乔旭彤，耿海洲研究了电池组管理系统，对其控制模块设计了微处理器，以实现精确控制。该系统采用集中式的管理模式对汽车电池组进行测试和分析,这种模式有系统控制、信息采集和抗干扰的功能,实现了一种基于双卡尔曼滤波算法的电池荷电状态(SOC)的估算^[4]。

作者在本次设计中，对电动汽车驱动系统的各部件进行了参数选择、匹配，并对结构了进行布置，以求在动力性和经济性上满足整车设计需求，而对于电机控制策略和电池控制系统，由于时间原因没有进一步研究。

第2章 驱动系统的零部件设计

2.1 驱动系统的组成

驱动系统是电动汽车中核心的系统，其任务是根据驾驶员的意图，尽可能高效率地将蓄电池的电能转化为车轮的动能，并且有再生制动的功能，将制动能量回收反馈到蓄电池中，来延长续驶里程^[5]。结构如图2.1，从图中可以看出驱动系统主要由蓄电池、控制器、电机驱动器、电动机、变速器传动装置等构成，其中电动机一方面负责提供动力，一方面还可以在制动时作为发电机把制动能量回收到电池中，实现延长续驶里程的目的。在驱动系统中，电池管理系统（battery management system)作为协调电池组工作、最大发挥电池性能的系统，显得越来越重要；机械系统主要由变速传动装置、转向装置和驱动车轮组成，其技术和传统内燃机汽车并无太大差异，技术已经相当成熟。