1、 本科毕业设计 (论文 ) 题目 ： 10m 纯电动旅游客车总布置设计 学 院： 机 械 工 程 学 院 专 业： 车辆工程 班 级： 2010级 01 班 学 号： 201002750118 学生姓名： 马 凯 指导老师： 谢伟东 周鸿波 提交日期： 2014年 5 月 22日 浙江工业大学毕业论文 I 10m 纯电动旅游客车总布置设计 摘 要 随着环境污染的逐渐严重、能源的缺乏，作为无污染、零排放的绿色交通工具 -纯电动车越来越受到国内外各大汽车厂商的喜爱，成为当今世界汽车界竞相研发的重点热点。本论文的目的是为了积累电动旅游客车相关方面的技术，主要对电动旅游客车进行了总体设计研究。本论文阐
2、述了电动汽车的研究背景和研究意义、国内外电动客车的发展现状和水平，并且分析了我国社会经济发展对电动客车的需求并提出了相对的策略。 研究了纯电动旅游客车的行驶动力性能要求，根据纯电动客车动力传动系统参数的选择与匹配方法 对本旅游客车进行动力选型匹配， 分析了各种电动机的优缺点，选择交流感应电动机作为动力源。在 分析纯电动旅游客车车载储能动力源和动力电池的特性和要求的基础上，研究了目前较先进的磷酸铁锂电池及其充放电特性，并将此电池作为旅游客车的储能源。对前面的选型设计结果进行整合，根据旅游客车的用车要求，给出最终旅游客车的主要技术参数， 研究了纯电动旅游客车动力传动系统的构成及布置方式，通过对现行
3、的几种常见的动力传动系统进行了研究与比对，根据纯电动旅游客车对驱动系统的要求，得出了纯电动旅游客车的动力传动系统方案， 并给出合适的整车动力系统和电池组的总布置图，绘制整车控制与管理系统图。 关键词 : 纯电动客车 电动机 磷酸铁锂电池 动力性能 传动系统 浙江工业大学毕业论文 II ABSTRACT With the energy deprivation and environment pollution, the Electric Vehicle of zero emission has become more and more popular by the major automobil
4、e manufacturers. The research of the electric vehicle have become the hot spot of society .The purpose of this research is to accumulated electric bus techniques This research mainly carried on a total design to the electric passenger Car.The paper summarizes the developing background and meanings o
5、f electrical vehicle The present condition and level of electrical vehicle both in domestic and international，analyzes demand and provides solution of electrical vehicle for our country social economic development Researched the driving dynamic performance requirements of electric sightseeing bus ,
6、according to the selection and matching method of pure electric bus power transmission system parameters and to selection of matching the power for this tour bus. Analyzed the merit and shortcoming of some electric motors，and choosed the induction AC motor to be the motive source.On the basis of ana
7、lyzing characteristics and requests of pure electrical buschemical power and loading store power resourse， studies the charge or discharge traits of lithium iron phosphate battery which was used on the bus and is advanced now. Integrate with the result of the previous selection and design,according
8、to the requirements of the tour bus .giving the main technical parameters of the bus.Configuration and constitutes of pure electrical busdrived system is put forward According to the requires of drived system to pure electrical bus， some kinds of typical electrical drived system is researched and ch
9、ose， and the drived systems project of this tour bus is received,and map the general arrangement of the vehicle power system and the battery pack,map the vehicle control and management system. Keywords： pure electric bus； electric motor； lithium iron phosphate battery； dynamic capability ; transmiss
10、ion system 浙江工业大学毕业论文 III 目 录 摘 要 .I ABSTRACT . II 第一章 绪 论 . 1 1.1 研究背景及意义 . 1 1.2 国外电动汽车发展状况及水平 . 2 1.3 国内电动汽车发展状况 . 4 1.4 电动车目前面临的主要问题 . 6 1.5 电动 车的未来发展方向 . 7 1.6 论文主要研究内容 . 9 第二章 纯 电动旅游客车的电机与减速器选型匹配 . 12 2.1 电动汽车电机技术 . 12 2.2 本研究用电机的选定 . 14 2.3 电动汽车的动力性能基础 . 16 2.4 动力传动系统参数选择与匹配方法 . 18 2.5 本章小 结
11、. 25 第 三 章 纯电动旅游客车的动力电池的选取 . 26 3.1 电动车动力电池技术 . 26 3.2 动力电池的 匹配原则 . 27 3.3 本研究所用动力电池及电池组容量选择 . 29 3.4 本章小结 . 33 第四章 纯电动旅游客车总布置设计 . 34 4.1 整车最终技术参数确定 . 34 4.2 整车动力传动系统布置 . 40 4.3 整车动力电池组布置 . 45 4.4 整车控制与系统管理 . 47 4.5 本章小结 . 48 第五章 总结与展望 . 49 浙江工业大学毕业论文 IV 致 谢 . 51 参考文献 . 52 浙江工业大学毕业论文 1 第一章 绪 论 1.1 研
12、究背景及意义 当前 ，环境污染 严重 和石油资源匮乏 是当今 世界汽车工业可持续发展面临的两大难题，这两大难题在 我们国家 表现得 更为 突出。 工矿企业 等 的 排放是集中的固定污染源 ，而 内燃机汽车排出的废气是一种分散的流动污染源。 前 者易于控制与治理， 后 者 往往集中在 居民区排放污染物。现代城市 到处都是高楼大厦 ，使汽车排放的污染物不 容 易 被 稀释扩散，造成部分 地区的排放物浓度 很 高。汽车排放物对人体健康的危害最大 ，因为它 的高度 刚好 在地面附近，处 在 人们呼吸的空间区域。 据相关部门统计， 各类机动车排气污染已占城市大气污染物的 75以上，其中 CO 的排放 对
13、空气污染的 比例 约为80， 而 NOx 约为 40。 排放的 CO 进入人体与血红蛋白结合 就会 破坏人体内氧的输送及交换， NOx 进入人体 对人体的呼 吸系统有较大的刺激作用并且它 也 是构成光化学烟雾的主要成分，多环芳烃中的苯并芘极易引发癌症 ， HC 由苯和多环芳烃等剧毒成分构成 4。对环境的另一个污染 就是 内燃机汽车 的 噪音污染，城市 里 80的噪音污染是 来自于 交通车辆。 各国汽车尾气排放法规制定得日趋严格，在一定程度上促进了汽车向“清洁化 、无污染 ” 的 方向发展。在治理大气污染方面， 90 年代 美国加州制定了汽车尾气排放法规，要求从 1998 年开始， 在美国 由
14、八 家最大汽车公司销售的汽车总数中要有 2为零排放汽车， 2001 年 则 达到 5， 2005 年达到 12。尽管这一目标最终未 能实现，但 是 却 在很大程度上 促进了世界范围内清洁汽车的开发和 发展。为了解决环境污染 和 能源危机问题，世界各国不得不 主动 寻求开发低排放、使用新能源的新型交通工具。 新能源 电动汽车被看成是能够解决内燃机汽车诸多问题的重要途径之一。 在我国， 汽车工业起步晚、水平 较 低，据专家整体评估： 中 国传统汽车工业较世界先进水平落后 30 年以上，如 果 继续步国外后尘，追求传统的产业形式，我国汽车工业将步入“引进一消化一落后一再引进一再消化一再落后”的死圈，
15、永远不 可以 在激烈的竞争中确立自己的地位。对于电动汽车而言，我国经过“八五 规划 ”以来的 技术积累 ， 已取得 了很大的 进步，在电动汽车用电 动 机 、浙江工业大学毕业论文 2 电池、电 机 控 制 三大关键技术上相继取得重大 的 突破，整体技术水平距国际先进水平 已经缩短到 5 10 年， 尤其 在某些领域还处于世界领先 的 地位， 另外 我国相对于国外而言，没有传统汽车工业大规模生产设施的沉重包袱。因此，电动汽车的产业化 必 将成为中国汽车工业跨越式发展 和 产业结构调整的切入点，将是一个重大的历史机遇 和挑战 。开发拥有自主知识产权的高新技术产品，加大电动汽车的研究和开发力度，在这
16、一领域占有一席之地。这样，就有可能使我国汽车工业充分发挥后发优势，迅速赶上和超过世界先进 国家，在新一轮的洗牌中占据 主导 地位，实现我国汽车工业的跨越式发展 ， 从而完成汽车工业颠覆性革命 5。 为了 环境污染综合治理 、 维护国家能源安全和独立和经济社会可持续发展 、使 我国 电动 汽车 行业 实现跨越式发展并成为国民经济支柱产业等方面 的 考虑，2001 年 11 月，国家正式启动“十五”期间“ 863”计划电动汽车重大专项 规划 ，其重要位置仅次于 当时的 “超大规模集成电路” ，排名 第二 ,电动汽车再次成为我国业内外人士关注的焦点。“ 863”计划电动汽车重大专项的目标是：以产业化
17、为目标，以市场为导向，在 5 10 年内为在我国实现电动汽 车的产业化奠定技术基础。清华大学 、 株洲电力机车研究所、同济大学合作承担了其中的 纯电动 客车电机及其电机控制器的研制、 纯电动 轿车 AC/DC 转 换器研制 、 燃料电池客车多能源动力总成系统研制三个项目。 1.2 国外电动汽车发展状况及水平 由于电动汽车的独特优势，世界各国对电动汽车的发展也逐渐重视，各国纷纷根据本国实际国情制定了不同的技术路线，但从应用程度 和 技术上来讲处于领先位置的是美国 、 日本和 欧洲国家 。 日本 在早期 对环境保护 和 能源危机的关注 以 及占领未来世界 电动 汽车市场的考虑， 非常 重视电动汽车
18、的开发 与 研制， 他们的研究之 路也非常 成功。 他们1965 年就正式将 纯 电动汽车列为国家大型项目 之一 ， 1991 年推出了第三次电动汽车普及计划。日本政府制定了一系列的措施，为了加快电动汽车的商业化进程其补贴金额甚至高达整车成本的一半 以上 ，各种税费 、使用费 也明显 的 降低。 日本计划到 2020 年至少开发出 17 款纯电动汽车 ， 把发展电动汽车作为低碳革浙江工业大学毕业论文 3 命的核心内容。在这种大环境下，日本 的 汽车企业 不断 推出自己的电动汽车产品。 在 1997年 12月，丰田公司首先推出了世界上第一款批量生产的混合动力轿车 PRIUS， 后来 该车出口北美
19、， 在后来又 出口欧洲， 目前 已经在 全世界 20 多个国家上市销售 ，并且业绩不凡 。有关统计数据显示，丰田公司其全球销量已经超过百万辆并取得了良好的市场反应 ， 已占有全球混合动力汽车市场 90%的份额。在 丰田公司在电动汽车市场取得 突破 后， 日本 本田汽车公司也开发了混合动力电动汽车。 2002 年 4 月，本田公司在美国市场上投放了 首辆 混合动力汽车Civic。 另外， 三菱公司和日产主推的是纯电动 汽车 ，其典型产品包括日产 Leaf和 三菱的 i-MiEV， 他们的 续驶里程都达到过了 160km甚至更高 。目前， Leaf 已成功出口至欧美 等 市场。 美国 ， 作为世界
20、第一大经济体，对能源 的需求量 极 为庞大，所以电动汽车的研究也是美国研究 的 重点项目之一。早在 1976 年，美国以立法、政府资助和财政补贴等相关手段来推动电动汽车产业的发展 ， 国会就通过了电动汽车和复合汽车的研究开发和样车试用法令 。美国能源部 与 美国三大汽车公司 福特 、 通用和克莱斯勒签订成立了 “ 先进电池联合体 ” ，投资了数亿美元用于电动汽车 和 高性能电池的研究。 1993 年 9 月，美国总统克林顿与三大汽车公司联手提出了发展电动汽车的新一代汽车伙伴 (PNGV)计划，这一计划使得美国 47 个州的 51 所大学及研发机构 、 21 个实验室开展了 1500 多 项 研
21、究 项目，美国 进行 了一系列的汽车技术创新国家行动。在 2011 年，能源部 为了 高性能车用电池和电力存储新技术的集成创新 ， 组建了一个能源创新中心 (Energy Innovation Hub)。美国总统奥巴马在 2011 年的国情咨文中重申了提出的美国电动汽车的近期发展目标 -在 2015年前让 200万辆电动汽车上路。该目标中提到的电动汽车指的是纯电动汽车 (EV)和 插电式混合动力汽车 (PHEV)。 因为有 资金、政策、科研力量的支持，美国在电动汽车研制开发中取得了一些成果。 2010 年通用汽车公司在美国市场推出了全新的雪佛兰 Volt 插电增程式电动汽车 ，它 在纯电动驱动
22、状况下能行驶 67公里， 一般 能够满足人们日常上下班的需求。 它还可以 通过启动 1.4L的汽油机为电池组充电从而 延长汽车的行驶里程 。在使用发动机充电驱动汽车时，每加仑 汽油能够 行驶 50 英里。根据最新的报道， 美国 通用正在计划进一步扩张 其产能，实现 2015年产 20 万辆 的产能 4、 28。 浙江工业大学毕业论文 4 欧洲国家在 1990 年成立了 “ 欧洲城市电动车协会 ” ，至今在欧共体组织内已有 60 座城市参与 其中 ，指导城市的电动汽车运营 ， 帮助各城市进行电动汽车可行性的研究和安装必要的设备。德国政府十分重视环境保护 和能 源 问题，投入了大量资金用于电动汽车
23、的研发工作，早在 1992 年，德国政府便拨款 3200万马克，建立了欧洲电动汽车试验基地，对 84 辆电动汽车和电动汽车的 控制 系统工程进行了长达 4 年 的 大规模 汽车 试验， 至今 ，取得 了很多的 成果。法国有着丰富的电力资源 ， 既是石油输入国，也是电力大国 ， 并且电力价格要远远低于美国的石油价格，因而政府在政策上鼓励 发展 电动汽车和充分利用电力资源。在政府支持下，法国电力公司、雷诺汽车公司 和 标志 -雪铁龙汽车公司共同签署了承担开发和推广电动汽车的协议，并一直致力于电动汽车的研发推广工作至今。英国是当今 世界电动汽车使用较早 和 较先进的国家 之一 ，英国 在 上个世纪9
24、0年代中期就有 15万辆电动汽车在运行。 1.3 国内电动汽车发展状况 与国外相比，中国电动汽车的研发起步较晚，但在政府的支持下发展显著。我国纯电动汽车的研究开始于 20世纪 60年代，八五期间电动汽车列为国家科技攻关计划，重点开展电动汽车关键技术研究，九五期间，正式列为国家重大科技产业工程项目组织了纯电动汽车攻关和示范运行尝试。十五、十一五期间又将纯电动汽车列入国家高新技术研究发展计划（ 863） ，以电动汽车的产业化技术平台为工作重点，力争在电动汽车关键单元技术、系统集成技术及整车技术上取得重大突破，促进了纯电动汽车的发展，促进符合现代企业制度和市场经济发展要求的研发体系和机制的形成，在小
25、型纯电动汽车和大型公交车方面实现了小规模生产和示范运行。为了推动电动汽车产业化发展，科技部在全国设立了 4个电动汽车试验示范城市和 1个试验示范区，分别是北京、天津、武汉、威海和汕头。在示范城市投入电动汽车近千辆，完成 100 多处电动汽车运营的基础设施建设，为电动汽车的产业化进行了有效的探索。 2009 年 1 月，我国正式启动 了十城千辆工程，开始了节能与新能源汽车大规模商业化示范运行。 2009 年 7 月，由中国汽车工业协会发起组建的电动车 T10 联盟是国内产业界第一个由前十大企业组成的联盟，其重要的产业地位与行业影响引发了业界浙江工业大学毕业论文 5 的关注； 2010 年由国资委
26、牵头，包括一汽、东风、长安、国家电网、南方电网、中石化、中海油和中石油等 16 家央企在内，成立了央企电动车产业联盟，从整车制造到电池生产以及充电站基础配套设施建设，覆盖了电动汽车产业链的各个关键环节。经过多年的探索与努力，我国在电动汽车领域的电池、电机、电控三大关键技术上相继取得突破， 并开始产业化。 我国电动汽车重大科技专项实施 4年来，经过 200多家企业、高校和科研院所的 2000 多名技术骨干的努力，目前已取得重要进展：燃料电池汽车已经成功开发出性能样车， 燃料 电池轿车累计运行 4000km，燃料电池客车累计运行 8 000km；混合动力客车已在武汉等地公交线路上试验运行超过 14
27、 万 km；纯电动轿车和纯电动客车均已通过国家有关认证试验。 燃料电池汽车。均采用电一电混合驱动方案，在整车操控性能、行驶性能、安全性能、燃料利用率等方面均已得到较大提高。 2004 年 5 月在北京召开的世界氢能大会上，我国自主研 发的燃料电池轿车和客车样车与世界领先的奔驰公司样车同堂展示，引起了世界的惊赞。在 10 月举行的必比登世界清洁汽车挑战赛上，我国自主研发的燃料电池轿车在 7 个单项奖中获得 5 个 A(在高速蛇行障碍赛、噪音、排放、能耗、温室气体减排 5 个单项指标方面的最高等级 )的好成绩，燃料电池城市客车也以较高的技术性能和可靠性在挑战赛中取得了良好的成绩。 混合动力汽车。一汽、东风、长安、奇瑞等汽车公司对此都投入了较大的人力、物力。各车型均已完成功能样车开发。 2003 年 11 月 8 日，湖北省启动武汉电动汽车试验示范运行工作，先后投 入 6 辆由东 风电动车辆股份有限公司研制的混合动力客车，已累计运行 14 万 km，载客 15 万人次；混合动力轿车按ECE 城市工况与基本车型进行的对比试验显示，其燃料经济性提高 40左右，达到了节油的目的。长安汽车公司采用同轴 ISG 轻度混合方案，成功开发了第二轮功能样车和第三轮性能样车，并在国内率先开展了混合动力专用发动机开发。经过国家检测机构测试动力性能接近参考车的水平，综合油耗降低接近17，排放达到欧 标准。
