机械系统设计作业.doc

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1、1.引言现在石油危机促使了人们对新能源的开发，其中在车辆领域，人们努力在非石油消耗用品上的探索，以至于出现很多电动汽车的产品，并且越来越成熟，这个电动客车总体布置的毕业设计将促成我对这些方面的认识更加深刻。对以后的工作学习有帮助。2.设计方案的确定目前电动汽车分为好多种，包括纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车。纯电动汽车利用电力驱动，在使用中可实现零排放。但迄今为止，电动汽车的关键部件蓄电池在能量密度、使用寿命和价格方面都尚未达到应有的水平，目前还只适应于生活环境要求很高、行驶里程短的街区、园区内。因此

2、，在目前情况下，以内燃机和电动机为动力源的混合动力电动汽车（HybirdElectricVehicle,简称HEV）技术更具实用价值，是近期高效节能汽车发展的一个主要方向。燃料电池电动汽车采用的电池是一种将燃料的化学能用电化学方法直接转换成电能的电化学发电器。它的效率是内燃机的2~3倍，无污染、无噪声、排出的不是温室气体CO₂而是水。现存的问题是价格贵，体积质量大，可靠性，环境适应性不高。燃料电池电动汽车是新型的高效节能汽车的发展方向之一[1]。2.1动力系统的选择在对比几种电动汽车的特点后，鉴于现在的实际情况，选

3、择混合动力的电动汽车是一个不错的选择，作为一辆客车而言，续驶里程很重要，以及低的故障率的保证，因为如果在行驶途中没有能源了，不管对客车公司还是对乘客而言将是一件很棘手麻烦的事。纯电动车因为其续驶里程短如果没电了只有等待救援的特点，还有目前纯电动汽车技术还不是很成熟。所有在设计一辆电动客车时选择动力系统为纯电动汽车不是很合适。当然燃料电池电动汽车有很好的发展前景，同样鉴于其技术目前不成熟的原因，价格高，相比混合动力汽车，也不是很理想的选择。最后我们在动力方案的选定上确定混合动力汽车作为动力系统的组成[2]。2.1.1

4、混合动力电动汽车的特点以石油产品为燃料的内燃机，由于其所有的高能量密度而成为目前汽车上使用最普遍的动力源，然而汽（柴）油车的排放破坏了人类赖以生存的大气环境，加之石油又日益匮乏，工程师们不得不开始去为汽车研发新的动力装置。电动机与内燃机相比，具有清洁、安静、效率高的特点，同时它的转速—转矩控制特性比较灵活。电动机在低速时具有恒转矩的特性，在高速时具有恒功率的特性，可以在转速—转矩特性曲线下区域的任何一点工作。混合动力电动汽车将电力驱动与传统的内燃机驱动相结合，充分发挥了二者的优势。同时，它可以从根本上解决现在纯电动

5、汽车动力性差和续驶里程短的问题。混合动力电动汽车与纯电动汽车相比，其主要的优势是：1)电池容量大为减少，进而可以降低整车重量，为提高动力性作出贡献。2)由于采用辅助动力驱动，打破了纯电动汽车续驶里程的限制，其长途行驶能力可与传统的汽车相媲美。3)在混合动力电动汽车上采用高度实时和动态的优化控制策略，优化控制的结果尽量使动力系统各部件工作在最佳状态和最高效率区域，大大限制了内燃机在恶劣工况下的高燃油消耗和大量的尾气排放，大大提高了混合动力汽车的燃油经济性。在排放限制严格的地区，还可以关闭内燃机动力，以纯电动方式工作，

6、成为零排放的汽车。4)空调系统等附件有内燃机直接驱动，有充分的能源供应，保证了汽车的乘坐舒适性。5)在控制策略的作用下，辅助动力可以向储能装置（一般为电池组）提供能量，从而保证混合动力汽车无需停车充电，因此可利用现有加油站，不需要进行专用充电设施的建设。6)由于混合动力汽车的电池组在使用过程中是浅充浅放，可以延长电池的使用寿命。2.1.2混合动力电动汽车的结构由于混合动力电动汽车的组成部件，布置方式以及控制策略不同，所以形成了各种各样大的结构形式。根据发动机和电动机的功率比的大小，分为里程延长型、双模式型和动力辅助

7、型；根据发动机运行模式的不同，可以分为发动机开/关模式型和发动机连续运行模式型；根据发动机和电动机是否布置在同一轴线上，分为单轴型和双轴型；根据动力源的数量以及动力系统结构型式不同，可分为串联式、并联式以及混联式。下面简单的介绍一下三类混合动力电动汽车。参看图2.1图2.1a)串联式b)并联式c)混联式B-蓄电池E-内燃机F-油箱G-发电机M-电动机P-功率转换器T-传动装置1.串联式混合动力电动汽车：是混合动力电动汽车中结构型式最简单的一种，发动机输出的机械能通过发电机转化为电能，转化后的电能一部分经过电动机和传

8、动装置驱动车轮，另一部分则可存储到蓄电池中去，供汽车加速时或其他工况下使用。与传统的燃油汽车相比，它是一种发动机辅助型的电动汽车，主要是为了增加汽车的行驶里程。由于发动机与发电机之间的机械连接装置中没有离合器，因此它具有一定的灵活性。尽管其传动结构简单，但是它需要三个驱动部分：发动机、电动机和发电机。如果串联式混合动力电动汽车设计考虑大爬坡度和频繁急加速的情