纯电动城市客车车身轻量化研究毕业论文

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1、纯电动城市客车车身轻量化研究毕业论文67第一章绪论1.1本课题研究背景石化能源是不可再生资源，根据预测，到2085年前后世界石油可能枯竭，天然气和煤能供人类开采的年限，也只有65年和162年。汽车对石油的消耗占世界石油总消耗量的50％左右，年消耗高达一百多亿桶。而且，石化能源使用导致的环境污染问题也日趋严峻，酸雨、可悬浮颗粒物已成为部分发展中国家面临的最为严峻的环境问题，严重威胁人类健康。为此，世界各国政府和主要汽车公司纷纷开展新型环保节能汽车的研究与开发，例如氢燃料汽车、燃料电池汽车、太阳能汽车、混合动力汽车等。其中纯电动车具有不消耗石油、零排放及电能稳定性

2、高的优点，成为世界各国争相发展交通领域的主要技术路线。然而据统计，运送相同数量的乘客，公交车与小汽车相比，分别节省土地资源1/4，投资5/6，而空气污染却不到小汽车的1/10[1]。所以，现今对电动城市公交客车的研发是控制能源消耗，降低城市污染的一个重要途径。1.2电动客车发展现状续驶里程较短，动力不足是限制电动客车应用推广的技术难题。目前动力电池是电动汽车的最关键部件之一，也是国家划分与衡量电动汽车技术成熟度的主要依据。装配锂离子电池的电动汽车被划归为起步期产品[2]，恰恰说明锂离子电池技术对整车的影响程度。目前，虽然国内生产的锂离子电池各项性能均有很大提高

3、，但电池成组后的使用寿命、一致性、高低温充放电性能、安全性、电池成本及能量密度等方面仍然无法完全满足电动汽车实际运行的需求。这些制约因素给纯电动汽车的发展带来了一定的影响[3]。1.3电动客车轻量化的意义在电动客车初期设计时，首先要考虑电池总容量的匹配，车辆必须装载足够的电能，才能满足路况负荷、续驶里程、整车性能（最高车速、爬坡度、加速时间等）的使用要求。一般动力电池总容量的设计是以设计任务书中的最大续驶里程指标为目标值，结合电机功率，采用等速法反向推算出来[4]。以12m双轴纯电动城市客车为例，目前在实际公交路况下的能耗水平为1.1～1.367kW·h/km

4、（夏季开空调时能耗为1.3～1.5kW·h/km）。如果公交线路每天运行总里程按200km计算，则车辆需装载动力电池的电能为220～300kW·h，才能完成一天的公交运行里程。目前锂离子电池组的能量密度基本在80～100kW·h/kg范围内[5]，需装载动力电池质量达2.2～3.3t，致使传统钢结构车身的整车整备质量达到14～15t。依据我国标准GB1589-2004的要求[6]，双轴车最大总质量不得大于18t，那么，其载客量只能在40～65人之间。作为12m的城市客车，如此小的运载能力是无法满足高峰期客流运载需求的，也是运营部门不能接受的。采用快速更换电池模

5、式的纯电动客车可以大大提高车辆利用率，克服电池充电对环境温度的依赖性[7]，是一种很具推广价值的运营模式。在客车制造厂家无法大幅降低整车整备质量的情况下，换电模式的电动客车似乎解决了整备质量与装载电能的矛盾，甚至以为通过换电池可使电动汽车的续驶里程指标变得无足轻重，同时也可降低电池成本（整车成本），其实换电模式的车辆同时带来了新的问题——换电模式的电动客车由于可以通过快速更换电池组使车辆继续行驶，解决了电动客车的续驶里程短的问题，所以换电式车辆的电池装载容量都较充电式的少很多，这从而导致在克服相同的道路载荷时，电池组的放电倍率大，其电池的使用寿命短[8]。目前

6、，动力电池能量密度相对较低，电动汽车只有通过车身骨架轻量化设计、减轻整车自重，才能降低能量消耗、提高续驶里程[9-11]。对两家电动客车厂家研制的两辆12m纯电动城市客车在某滨海城市的一条公交线路上的运行作了对比，其综合比较情况见表1.1。实验证明，若汽车整车质量降低10%，可节约能耗6%～8%。因此，电动客车车身骨架的轻量化设计具有重要的实用价值和研究意义。表1.1两厂纯电动城市客车综合对比表Tab.1.1thecomprehensivecomparisontableoftwopureelectriccitybus甲厂的电动客车乙厂的电动客车对比结果及分析总

7、质量/kg1800018000均为双轴、18t级、12m纯电动城市客车，属同一重量级外部尺寸/mm12000×2530×325012000×2550×3165甲厂车采用铝合金车身，自重轻1.9t，充分体现了铝合金车身的优势整备质量/kg1200013950额定载客人数/9262甲厂车多载客30人甲厂车多载客30人8070在实际线路上最大续驶里程/km22095乙厂的车因额定载客量过小，超载运行严重，致使能耗较大67电池系统类型磷酸铁锂磷酸铁锂类型相同，其能量密度、寿命等应无太大差别单体单片3.2V/20Ah,10个单片并联为一个单体：3.2V/200Ah两个单

8、体并联为一组：3.2V/400Ah单片