電動汽車動力系統總布置設計分析

李赫 劉鶴 王旭君

摘 要：近年來新能源汽車備受關注，各種型號的電動汽車被研發出來，其不但節省能源，還能改善環境，是人們心目中理想的綠色交通工具。新能源電動汽車的研發已經迫在眉睫，現在的科技水平比較發達，極大程度的促進電動汽車的發展。

關鍵詞：電動汽車;動力系統;總布置設計

1 電動汽車的基本原理及特點

1.1 電動汽車的基本原理結構如圖1所示

1.2 電動汽車的特點

電動汽車的設計比燃油汽車相對靈活，其布局形式由傳統機械動力轉變為動力電池組和電子控制設備等使電動汽車布置結構更加緊湊，部件布局靈活性較強。電動車直流或交流電動機驅動，而且現在的變頻技術比較成熟，控制起來也能得心應手。

2 電動汽車動力系統關鍵技術

2.1 電池

電池是電動汽車的儲能機構，也是制約電動汽車發展的關鍵因素。電池組的能量密度對電動汽車的性能起著決定性的作用。為了滿足電動汽車的高電壓要求，電動汽車通常由幾個12v或24V的電池并聯而成。動力電池電壓為155V～400V，是純電動汽車的關鍵設備。

2.2 電動機

電動機是電動汽車的主要部件之一，是電動汽車的動力源，是電動汽車的心臟。它是一種電磁裝置，根據電磁感應原理將電能轉化為電能。其主要功能是產生旋轉遙控運動，作為電氣設備或各種機械的動力源。為了使電動汽車具有良好的性能，驅動電機必須具有寬闊的調速范圍和高速、足夠的起動轉矩、體積小、重量輕、效率高、動態制動和能量回收。電動機長期以來一直被用作電動汽車的驅動電機，因為電池提供直流電。因此，傳統的直流電機已被交流感應電機、永磁電機或開關磁阻電機所取代。

2.3 電控

電機控制器從電池獲取直流電，并將其轉化為電機所需的交流電，電控分為硬件和軟件，硬件主要如控制器，在我國其成本相對較高。軟件則主要指電控系統的算法，需要在輸入和輸出中建立相關的復雜數學模型，它直接決定了一輛電動汽車的成功與否。

3 動力系統的設計布置

3.1 動力系統布置原則

（1）車輛布置中需要留出足夠的運動空間，各部分間預留一定間隙。（2）留有一定的熱損傷間隙，有利于發熱部件降溫，防止電池過熱。（3）設計時應預留一定的吸能空間，主要考慮碰撞安全因素。（4）考慮傳動軸夾角，夾角越大承受作用力越大，傳動效率也越低，壽命越短。（5）在布置過程中還應降成本問題計算在內，合理地簡化布置（如冷卻管路）至關重要。（6）需要一定的地面間隙并且要求是要高于傳統汽車。

3.2 動力系統開發流程

（1）市場調查和研究：對消費者群體進行調查和研究，有針對性的進行產品的可行性分析。（2）總體方案設計：確定電動汽車類型及其驅動方式。（3）定整車主尺寸，并且完成初版總布置圖制作，在此過程中，合理安排電動車電機、電池及控制系統的配置，確定整車的性能參數。目前，總體布局設計主要采用數字三維設計。（4）車身布局：根據車身邊界尺寸，完成動力相關零部件的匹配開發。（5）編寫整車設計手冊。（6）汽車零部件總布置校核。（7）零部件設計完善。（8）試制試驗和定型;按照設計做出產品模型，確定最后設計效果，之后便可以正式投入成產。

3.3 電機的布置方法

（1）集成式驅動方式：通過電機與減速器與差速器的組合，更利于轉向控制，平衡車身重量。集成驅動方法是大多數主流模型采用的設計模式。（2）傳統驅動方式：驅動方式相較于普通的燃油車并沒有過多的改變，結構依舊復雜，空間利用率低，質量較大。（3）輪轂電機：驅動裝置是將電機安裝在輪轂側，這種驅動方式具有高度集成化，動力輸出路徑短，結構緊湊等優點，是未來的發展趨勢。但其缺點也很明顯，不能提供很大的扭矩，因此沒有很大的動力輸出，目前只能應用于小型電動汽車。

3.4 電池的布置

電車的設計應充分考慮安全性，要求有一定的散熱能力及充放電性能，防止電池溫度過高。電動汽車的冷卻系統分為液冷和風冷，風冷通過加大物體表面積或加快空氣流通速率來實現冷卻，液冷則通過電子水泵使水箱中和電池中的冷卻液循環并進行熱交換液體冷卻的性能優于空氣冷卻，也用于電動車輛。車輛電池以電池組的形式布置安裝，電池箱子應該能夠承受一定的沖擊力，安裝位置應考慮裝配、振動、碰撞等因素，電池組的布置應符合車輛安裝空間的要求，不同型號和安裝位置的電池通常放置在汽車底部。另外，作為電池系統的溫度控制系統，電池的熱管理系統在高溫環境，低溫環境，高倍率放電環境，甚至熱安全性等復雜苛刻的條件下，起著重要的作用。

4 結語

目前，節能環保的綠色汽車主要是電動車，由于能源日益枯竭，電動車這種交通工具恰巧能在緩解能源壓力、保護環境方面發揮著重要作用。汽車的未來發展方向是智能化、綠色化發展，電動汽車正好滿足人們所有的需求。同時，它對汽車工業的發展也具有重要的意義。因此，提高總布置電力系統的設計水平勢在必行。

參考文獻：

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