浅析电动汽车结构布置及设计应用

浅析电动汽车结构布置及设计应用

赵峰昌

身份证：132323198011251111，河北 保定 071000

摘要：电动汽车的动力为充电电力，具有节能降耗，保护环境的特点，因此受到广大消费者的欢迎。本文对电动汽车的基本结构布置进行了分析，并探讨了电动汽车在设计应用中需要注意的问题。 关键词：电动汽车；结构布置；设计；应用 中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1671-5780(2015)21-0079-01

电动汽车采用混合动力装置，能够降低发动机本身的损耗，同时也减少了通行中的能量损耗，如在停车等待时就不会消耗能量。同时电动汽车制动与减速时还能实现部分运动能量的回收。

1 电动汽车的结构形式 1.1 电动汽车基本结构

电动汽车系统分为主能源子系统、电力驱动子系统与辅助控制子系统。主能源子系统由能量管理系统、主电源与充电系统组成；电力驱动子系统由电动机、功率转换器、电子控制器、传动装置与驱动车轮组成；而辅助控制子系统则主要是实现温度控制、动力转向以及辅助动力但是供给等。现在的电动汽车多是采用的三相交流感应电动机，而镍氢电池也作为一种典型的动力能源被广泛地应用。

1.2 电驱动结构布置

电动汽车电力驱动系统的不同能够形成多种形式的电动汽车，轿车SUV中主要包括了4种形式：（1）采用电动机、离合器、变速器与机械差速器组成形式。其中可通过离合器的使用，实现电动机与车轮间动力传递装置的连接或者切断；而具有不同速比的变速器能够满足驾驶员所需的不同变速比。（2）采用双电动机结构形式。两个电动机通过固定比减速器能够对两个车轮分别进行驱动，电动机的转速可实现，这种形式下不需要使用机械差速器。（3）采用轮毂电动机、固定减速比行星齿轮变速器组成形式。这种形式能够缩短的电动机到驱动车轮间的传递路径，提供较大的转速比。(4)采用低速外转子电动机、去掉机械减速变速器，并将外转子电动机安装在车轮轮缘上，从而通过电动汽车的转速来控制车轮转速与车速。

1.3 储能装置结构布置

电动汽车储能装置结构主要包括6种：（1）蓄电池动力源结构。蓄电池动力源是电动汽车的特有结构，既可以布置在车轮的四周也可以布置在车尾或者车底盘。通常选用的蓄电池应满足高比能量或者比功率，并能够在电动汽车制动时进行再生制动能量的回收。这种结构下的轿车与SUV能够具有良好的加速与爬坡的能力。（2）同时采用两种不同的蓄电池。通过不同蓄电池的使用，组成混合动力能源能够同时提供高比能量与高比功率，分离电动汽车对二者的要求，并在制动或者下坡时进行能量的回收。（3）采用燃料电池储能装置。该储能装置能够提供高比能量，但是无法实现对再生制动能量的回收，因此通常与蓄电池结合使用。（4）带小型重整器的燃料电池储能装置。通过重整器的使用，能够对燃料电池所需的氢气进行随车产生。（5）蓄电池与电容器混合动力。由于超大电容器本身提供的比能量与能量回收能力较高，因此蓄电池也需要能够提供高的比能量，并在两者之间加装1个DC-DC功率转换器。（6）电动机或者发电机与新型飞轮混合动力。新型飞轮作用与超大电容器作用类似，其质量较轻，能够在真空条件下高速运转。如蓄电池与飞轮混合动力结构，但还需要在两者之间加装1个AC-DC转换器。

1.4 电动机驱动形式 电动机驱动形式包括：（1）单电动机、多的电动机驱动形式。电动汽车也采用机械差速器技术来调整两侧车轮的转速，防止车轮的滑移。单电动机驱动的电动汽车必须加装机

械差速器，而采用双电动机或者四个电动机的电动汽车，由于能够实现各电动机转速的，因此不需要使用机械差速器或者采用电子差速器。（2）轮毂电动机驱动形式。这种驱动形式是将电动机直接安装到车轮上，因此可根据高速内转子电动机或者低速外转子电动机的安装情况，决定缩短或者去掉机械传动装置。采用高速内转子电动机时，必须安装固定速比的减速器以降低车速，如高减速比的行星齿轮减速装置，速比为10:1；采用低速外转子电动机时，由于外转子安装在车轮轮缘上因此可去掉减速装置。

2 电动汽车设计中应注意的问题

2.1 充分考虑电动汽车的主要用途和形式

面对电动汽车能量仍然不充裕的现状，车载能量已成为电动汽车设计的核心问题。为此，我们在进行电动汽车的设计时需要充分考虑其用途和形式。如轿车在城市道路行驶时启动较为频繁，能量的利用率低，而对排放与加速性能有较高的要求；而在高速公路上行驶时，对汽车的速度与续驶里程又有较高的要求。

2.2 降低成本

现阶段电动汽车的价格要比传统汽车高出许多，开发初期主要是对传统汽油车或者柴油车进行改装，为降低成本选用已有的技术和成熟部件进行合适车型的改装，通过分析比较确定电动汽车性能参数、电动还是混合动力，并决定电池的使用以及驱动系统等。现在已经生产出全新的电动汽车，多种电动和混合动力的轿车和SUV已经面世，当然其价格普遍较高。

2.3 电动汽车行驶性能

电动汽车行驶中，由蓄电池输出电能，需要对本身的内阻力以及外阻力进行克服，这通常涉及到一系列的设计计算，包括驱动力、电动机的功率与转矩、电动汽车的动力性等。通过科学的计算，从而提高电动汽车的形式性能。

2.4 电动汽车的总体布置

通常，我们对电动汽车的布局可参考传统汽车来进行，由于电动汽车的驱动系统不同，因此布置方式存在一定的差异。电动汽车的布置还包括了电池的布置、悬挂等方面设计的变动、车内辅助设备的选型及设计、控制系统导线的布置等。与传统汽车相比，电动汽车的布置更加灵活。

此外，汽车的质量与质心也是设计的重点。在电动汽车的设计中，需要在满足汽车性能的前提下，将汽车的质量降到最低。同时电动汽车的质心不易过高，从而增加其稳定性。

3 结束语

如今电动汽车在汽车市场备受关注，其不仅能够满足消费者的需求，同时也能够实现节能降耗，减少环境污染。而这些性能的实现都需要良好的布置和设计，因此，为实现电动汽车的良好发展，还需要不断的进行研究和创新。

参考文献

[1]马英.电动车轮构型分析与结构研究[D].重庆大学，2013. [2]李飞.电动汽车总体设计及其性能仿真与优化[D].长安大学，2012.

[3]薛芹余.轮毂驱动混合动力电动汽车的整体设计与研究[D].武汉理工大学，2013.

2015年21期 79