设计说明书纯电动汽车动力传动系统设计学生姓名： 学号： 学 院： 专 业： 指导教师： 纯电动汽车动力传动系统设计摘 要本文针对纯电动汽车的传动系的结构布置和参数匹配进行了深入的分析探讨。首先，现对国内外的发展现状进行了深入了解。然后对各种传动系的布置形式进行了比对，选出更为适合本文紧凑型纯电动汽车的布置形式并加以改进。然后通过整车的动力性计算，对电机、变速器以及动力电池等进行参数匹配。然后对关键部件进行必要的校核，应用ansys进行模态仿真。通过advisor进行CYC-NEDC、CYC-UDDS、CYC-ECE-EUDC、CYC-1015四种不同工况下的仿真。最终验证本方案是否具有可行性以及合理性。关键字：纯电动汽车，动力传动系统，参数匹配，建模仿真Design of Powertrain System for Pure Electric VehicleABSTRACTIn this paper, the structure and parameter matching of the driveline of pure electric vehicle are analyzed. First of all, now on the development of the status quo at home and abroad in-depth understanding. And then the arrangement of various transmission systems were compared, select more suitable for the compact type of pure electric vehicle layout and to be improved. And then through the vehicles dynamic calculation, the motor, transmission and power battery parameters such as matching. And then the necessary verification of key components, the application of ansys for modal simulation. Simulation of CYC-NEDC, CYC-UDDS, CYC-ECE-EUDC, CYC-1015 four different conditions is carried out by advisor. And finally verify whether the program is feasible and reasonable.Key words: Pure electric vehicle, Powertrain, Parameter matching, Modeling and simulation 目 录1 绪论11.1 研究背景及意义11.2 近年来国内外研究现状：21.2.1 国内发展现状：21.2.2 国外研究现状：31.3 本文研究的主要内容及研究思路52 纯电动汽车传动系的方案设计62.1 设计目标62.2 传动系统设计方案的比较分析62.2.1 机械驱动布置形式62.2.2 机电集成布置形式82.2.3 电机驱动桥整体式布置形式82.2.4 轮毂电机驱动布置形式92.3 本章小结93 纯电动汽车整车参数匹配设计103.1 纯电动汽车整车参数及性能指标确定103.2 驱动电机匹配选型103.2.1 电动机类型选择113.2.2电机参数确定133.3 传动比匹配163.3.1 档位数的确定163.3.2 传动系统变速方案选择173.4 动力电池参数匹配203.4.1 动力电池类型选择203.4.2 动力电池组参数的确定223.5 本章总结244 设计方案建模26第 页 共 页4.1 AMT变速箱264.1.2 各档齿轮齿数的分配264.1.3 齿轮的弯曲应力校核284.1.4 齿轮接触应力的校核304.1.5 轴的校核314.1.6 AMT变速箱整体建模图形 324.2 主减速以及差速器的建模334.3 十字轴万向节联轴器的建模354.4 总体装配365 仿真结果385.1 ADVISOR仿真385.1.1 ADVISOR仿真模块介绍385.1.2 ADVISOR仿真模块介绍395.1.3 ADVISOR仿真结果405.2 ANSYS模态仿真456 总结49参考文献50致 谢51第 页 共 页1 绪论1.1 研究背景及意义纯电动汽车就是将传统的内燃机汽车车的燃料换为动力电池，并将整车驱动系统的核心由发动机换为电动机，不影响现有的各项交通法规对其的要求。纯电动汽车相比于传统汽车有污染小、噪音小以及能源利用率高等特点。虽然纯电动汽车的出现时间很早，但是由于纯电动汽车的续驶里程短以及充电时间长的缺点，始终没有广泛使用1。随着科学技术的不断革新，通过应用各种全新的技术手段，现在已经将纯电动汽车的缺点最大程度的削减。目前来看，纯电动汽车大有崛起之势，在节能减排以及环保的大环境下，纯电动汽车必将成为未来交通工具的主力军。就目前的发展来看，我国的纯电动汽车面临着重大的发展机遇，但伴随着机遇而来的必然是严峻的挑战。虽然我国纯电动汽车的发展进入关键时期，而且国内很多企业将工作重心移向新能源产业。但是由于国内纯电动汽车行业起步较晚，核心技术相对于国外的先进技术不具备竞争力1。而且由于国内关于纯电动汽车的研究起步晚，所以政府相应的统筹协调能力还没有充分发挥。虽然我国这方面的相关企业其起步较晚，但是发展不慢，目前与世界尖端技术虽然还是存在差距，但正在一步一步缩短这方面的研究。如果想要在国际上站稳脚跟，必须提高核心技术的竞争力，这样才能保证我国汽车行业的可持续发展。而纯电动汽车目前没有得到广泛应用的主要原因就是续驶里程的问题，针对这个问题，一方面需要开发续航能力更强的电池，另一方面传动系统作为汽车的核心组成部分，应该开发更加合理，传动效率跟高的布置形式。而且技术的创新是纯电动汽车行业发展的必经之路1。近年来，关于纯电动汽车的研究主要集中在能量存储系统、电驱动系统和控制策略的开发研究三方面。动力电池作为纯电动汽车的唯一动力源，不仅是纯电动汽车电机所需电能的提供者，还需要为整车的娱乐系统等设施供电。所以动力电池的性能好坏直接影响了整车的续驶里程。而最早期纯电动汽车的动力电池多为铅酸蓄电池。铅酸蓄电池虽然成本不高，但是不仅其寿命短，而且充电速度慢。并不能满足人们对纯电动汽车充电快，续驶里程高的要求。所以，铅酸蓄电池逐渐被目前主流的锂电池、镍镉电池、飞轮电池以及燃料电池等替代。虽然这些电池在性能上都要优于铅酸蓄电池，但是并不能满足上述要求。短期内并不能开发出拥有更优秀性能的动力电池来改善续驶里程低的问题。所以，纯电动汽车的整车控制策略的研究开发从未停止。整车控制系统是纯电动汽车实现整车控制和管理的关键，是实现和提高整车控制功能和性能水平的一个重要技术保证。在纯电动汽车的整车控制系统策略的研发过程中，其技术核心就体现在整车控制软件的架构设计、转矩控制策略以及对整车和各系统得能量管理上。而且就目前的技术而言，短期内并不能开发出动力电池来满足大续驶里程的要求。所以，研发出一套合理的，高效的纯电动汽车的传动系是短期内提高纯电动汽车续驶里程行之有效的方法。1.2 近年来国内外研究现状：1.2.1 国内发展现状：我国早在上世界60年代就已经开始了对纯电动车的相关研究工作。虽然开始的很早，但一直未引起政府的重视，所以我国正式对纯电动汽车的研制开始与1981年，但是由于当时国际上对纯电动汽车的宣传和需求并没有现在这么强烈，所以对电动汽车的研究投入很少，研发也很零散。但是到了上世纪的90年代，我国纯电动汽车的研究掀起了一股高潮，国内的不少高校以及企业投入到了纯电动汽车的研发中，并且取得了一些成果2。比如说1993年香港大学研制出4座电动轿车U2001，配置了45kW永磁直流无刷电机和26 V镍氢蓄电池。其中，永磁无刷直流电机采用了特殊设计，可以在很广的转速范围内高效率工作。该车采用了一系列20世纪90年代水平的高新技术，采用声频导航系统提高了安全性，便于用户驾驶，采用智能能量管理系统使能量的转化和传递达到最优。U2001轿车的最高速度为110kmh，048kmh的加速时间为6.3S，以88kmh的速度行驶时，一次充电的续驶里程为l76km。大连交通大学李律鸣在FMPMG的理论分析基础上，设计了一种永磁厂条只是永磁齿轮代替传统变速箱的新型传动系统，运用汽车相关知识进行了传动系统设计，参考国内外最新纯电动汽车参数配置，提出了模型参数设计过程，利用Ansoft有限元仿真软件建立模型，并进行静态和动态仿真。利用Ansoft逐一分析了FMPMG各结构参数和转矩的关系，针对所设计方案进行参数优化2。还有同济大学先后试制成我国第一台由直流无刷轮毂电机独立驱动的4轮驱动燃料电池微型电动汽车“春晖一号”和“春晖二号”以及“超越”系列混合动力电动汽车。“春晖一号”四轮电驱动燃料电池轿车最高时速50 kmh，配置锂离子蓄电池和燃料充氢电池2种混合动力，续驶里程150km“超越一号”燃料电池混合动力轿车已经通过验收，主要技术参数为：0100kmh的加速时间小于等于30S，14S内可以加速到80kmh，最高时速为105kmh，最大爬坡度20，续驶里程230km“超越三号”主要技术参数为：0100kmh的加速时间小于等于20S，最高时速120 kmh，最大爬坡度20，续驶里程200km这些都是在上世界90年代纯电动汽车发展浪潮之下较为突出的成果。纯电动汽车在我国的发展速度之快还要得力于政府的好政策。在上世界90年代纯电动汽车的发展浪潮下，我国政府将纯电动汽车确定为汽车产业的主要发展方向，与此同时不再将普通混合动力汽车作为节能车对待，并取消对普通混合动力汽车的支持政策。因为该政策的出台，使得不少企业放弃了普通混合动力汽车的研发，转型发展纯电动汽车。经过漫长的研究和测试，终于在2006年引来了我国第一批纯电动汽车可以进入市场的准入公告3。由此便吸引了更多的企业投身于纯电动汽车的研发事业中。在这些企业中有不少都是现在纯电动汽车行业的领头羊。比亚迪股份有限公司凭借其在电池领域的优势，率先将电动轿车实现商业化。2008年12月15日，推出世界第一款双模电动车F3DM。纯电动模式可持续行驶100多公里。电池循环充电2000次后容量还有80%以上，实际可使用4000次。目前比亚迪已经在北京、上海、深圳、西安等四大基地完成了内部实验性电动汽车充电站的建设。2010年，在广州国际车展上，比亚迪公司推出了全球首款批量投放纯电动出租车E6；同时2012年北京国际车展比亚迪有望推出性价比更高的纯电动汽车