1、 存档编号 南昌工学院NANCHANG INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 毕 业 设 计题目 电动汽车技术 学 院 机械与车辆工程学院 专 业 交通运输 姓 名 姜 彬 学 号 1406130122 指导教师 完成时间 摘要随着汽车工业的高速发展，汽车带来的环境污染、能源短缺、资源枯竭和安全等方面的问题越来越突出。为了保持国民经济的可持续发展，保护人类居住环境和能源供给，各国政府不惜巨资，投入大量人力、物力，寻求解决这些问题的各种途径。电动汽车具有良好的环保性能和可以以多种能源为动力的显著特点，即可以保护环境，又可以缓解能源短缺和调整能源结构，保障能源安全
2、。目前发展电动汽车已成为各国政府和汽车行业的共识，电动汽车的研发已成为汽车电动汽车的研发已成为汽车行业的热点,行业的热点。因此，无论是从设计、研究和开发的观点,还是从实用的角度来看,了解和掌握电动汽车技术的社会需求会越来越大了解和掌握电动汽车技术的社会需求会越来越大。关键词：电动汽车；能源短缺；环保性能引言我国在研究电动汽车方面，投入了大量人力、物力和财力，并取得一系列成果。但迄今为止，这些研究成果真正转为产业化的项目并不多。随着全球能源危机不断加深，全球气温上升的危害加剧。各国政府及汽车生产企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展方向的主攻方面，发展电动汽车将是解决这两个技术难点的最佳途径
3、。随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、气温上升，为了解决这一问题，发展电动汽车将是最佳途径。纯电动车以电动机代替燃油机，噪声低、无污染，而且油料以及传动系统少占的空间和重量可用以补充电池的需求；燃料电池汽车具有传统内燃机车所不具备的高效节能环保特性，所以有广阔的发钻前景；混合动力汽车的起动控制参数的优化匹配，降低了启动污染的排放，提高了燃油的经济性。这些好的优点确定了电动汽车在未来发展中的重要位置。本文通过电动汽车发展的叙述，了解到现在电动汽车的优点以及现状和未来的发展前景，为论文撰写了理论的依据。第 1 章 电动汽车概述1.1 电动汽车的概念电动汽车是完全由可充电电池
4、(如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池)提供动力源的汽车。1.2 电动车的优点电动汽车的优点有：1、电动车不会排出有毒的气体、造成空气污染,这是电动车相比汽车和其它交通工具的第一大优点。2、相比汽车和其它交通工具电动车比较节能,一般只需要 1-3 度电。3、由于节能,电动车的使用就比其它交通工具要省钱的多。4、电动车体积小、重量轻、可以方便地串街走巷。5、由于电动车比较轻、比较慢,同时随着骑乘者的要求,电动车驾驶安全性能已经得到了提高。但是在现实的生活中电动车也有着种种的不安全因素:1、不守交规,乱闯红灯;2、机动车道行车、逆行、载人;3、速度快、刹车性能差、车体脆弱;4、美元声音,到处
5、乱窜。1.3 电动汽车的基本构造电动汽车由车体、电动机、控制器、位置传感器、蓄电池、充电器、仪表系统组成,而电动汽车的结构布置也是各式各样，比较灵活，概括起来分为电动汽车电动机中央驱动和电动轮驱动两种形式。电动机中央驱动形式借用了内燃机汽车的驱动方案，将内燃机换成电动机及其相关器件，用一台电动机驱动左右两侧的车轮。电动轮驱动形式的机械传动装置的体积与质量较电动机中央驱动形式的大大减小，效率显著提高，代价是增加了控制系统的复杂程度与成本。1.4 电动汽车的种类电动汽车发展至今，种类较多，通常按车辆用途、车载电源数目以及驱动系统的组成进行分类。按照用途不同分类，纯电动汽车可分为电动轿车、电动货车和
6、电动客车三种。(1)电动轿车是目前最常见的纯电动汽车。除了一些概念车，纯电动轿车已经开始批量生产，东风日产启辰晨风、比亚迪秦已进入汽车市场。(2)电动货车用作功率运输的电动货车目前还比较少，而在矿山、工地及一些特殊场地，则早已出现了一些大吨位的纯电动载货汽车。(3)电动客车，目前纯电动小客车也较少见；纯电动大客车用作公共汽车，在一些城市的公交线路以及世博会、世界性的运动会上，已经有了良好的表现。第 2 章 电动汽车发展历程早在 19 世纪后半叶的 1873 年，英国人罗伯特戴维森制作了世界上最初的可供实用的电动汽车。这比德国人戴姆勒 和本茨发明汽油发动机汽车早了10 年以上。戴维森发明的电动汽
7、车是一辆载货车，长 4800mm，宽 1800mm，使用铁、锌、汞合金与硫酸进行反应的一次电池。其后，从 1880 年开始，应用了可以充放电的二次电池。从一次电池发展到二次电池，这对于当时电动汽车来讲是一次重大的技术变革，由此电动汽车需求量有了很大提高。在 19 世纪下半叶成为交通运输的重要产品，写下了电动汽车在人类交通史上的辉煌一页。1890 年法国和英伦敦的街道上行驶着电动大客车，当时的车用内燃机技术还相当落后，行驶里程短，故障多，维修困难，而电动汽车却维修方便。世界上第一辆电动汽车诞生于 1881 年，比燃油汽车还要早 5 年，但是当时电动汽车的续驶里程太短，充电时间太长，同时内燃机技术
8、趋于完善，一次加油能持续行驶 400-500km，燃油价格便宜，因此电动汽车逐渐被燃油汽车淘汰了。汽车的发展极大地改变了人们的生活方式，提高了人们的生活质量，同时汽车工业的发展给人们造就了大量的就业机会，带来了财富，促进了经济的发展，汽车技术的进步也极大地促进了机械、电子、化工等相关科学技术的进步。可以说，汽车的出现改变了整个世界的面貌。在欧美，电动汽车最盛期是在 19世纪末。1899 年法国人考门吉纳驾驶一辆 44kW 双电动机为动力的后轮驱动电动汽车，创造了时速 106km 的记录。1900 年美国制造的汽车中，电动汽车为 15755 辆，蒸汽机汽车 1684 辆，而汽油机汽车只有 936
9、 辆。进入 20 世纪以后，由于内燃机技术的不断进步，1908 年美国福特汽车公司 T 型车问世，以流水线生产方式大规模批量制造汽车使汽油机汽车开始普及，致使在市场竞争中蒸汽机汽车与电动汽车由于存在着技术及经济性能上的不足，使前者被无情的岁月淘汰，后者则呈萎缩状态。第 3 章 电动汽车的核心技术发展电动汽车必须解决好 4 个方面的关键技术：电池技术、电机驱动及其控制技术、电动汽车整车技术以及能量管理技术。3.1 电池技术 现在的电动车上绝大多数装的是铝酸蓄电池,因为铝酸蓄电池成本低,性价比高。1860 年,法国的普朗泰发明出用铅做电极的电池。这种电池的独特之处是,当电池使用一段时间后使电压下降
10、时,可以给它通以反向电流,使电池电压回升。因为这种电池能充电,可以反复使用,所以称它为铅酸蓄电池。电池是电动汽车的动力源泉，也是一直制约电动汽车发展的关键因素。电动汽车用电池的主要性能指标是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循环寿命(L)和成本(C)等。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争，关键就是要开发出比能量高、比功率大、使用寿命长的高效电池。3.2 电力驱动及其控制技术 电动机与驱动系统是电动汽车的关键部件，要使电动汽车有良好的使用性能，驱动电机应具有调速范围宽、转速高、启动转矩大、体积小、质量小、效率高且有动态制动强和能量回馈等特性。目前，电动汽车用电动机主要有直流电动机(DCM
11、)、感应电动机(IM)、永磁无刷电动机(PMBLM)和开关磁阻电动机(SRM)4 类。3.3 电动汽车整车技术 电动汽车是高科技综合性产品，除电池、电动机外，车体本身也包含很多高新技术，有些节能措施比提高电池储能能力还易于实现。采用轻质材料如镁、铝、优质钢材及复合材料，优化结构，可使汽车自身质量减轻 30%-50%；实现制动、下坡和怠速时的能量回收；采用高弹滞材料制成的高气压子午线轮胎，可使汽车的滚动阻力减少 50%；汽车车身特别是汽车底部更加流线型化，可使汽车的空气阻力减少 50%。3.4 能量管理技术蓄电池是电动汽车的储能动力源。电动汽车要获得非常好的动力特性，必须具有比能量高、使用寿命长
12、、比功率大的蓄电池作为动力源。而要使电动汽车具有良好的工作性能，就必须对蓄电池进行系统管理。第 4 章 电动汽车在中国的发展现状及未来前景中国电动汽车虽然没有欧美等国家起步早, 但国家从维护能源安全, 改善大气环境, 提高汽车工业竞争力, 实现我国汽车工业的跨越式发展的战略高度考虑, 从“八五”开始到现在, 电动汽车研究一直是国家计划项目, 并在 2001 年设立了“电动汽车重大科技专项”。通过组织企业、高等院校和科研机构, 集中各方面力量进行联合攻关, 现正处于研发势头强劲阶段, 部分技术已经赶上甚至超过世界先进水平。随着电动汽车行业竞争的不断加剧，大型电动汽车企业间并购整合与资本运作日趋频
13、繁，国内优秀的电动汽车企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的电动汽车品牌迅速崛起，逐渐成为电动汽车行业中的翘楚！另外，国务院印发了节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020 年)(以下简称发展规划)的通知，其中删除了征求意见稿中“近期以混合电动车为重点”和“中/重度混合动力乘用车占乘用车年产销量的 50%以上”的字句。对此业界专家认为，这样有效避免之前直接点明以混合电动车为重点而可能引起的新能源发展路线之争，又回避了之前定出的难以达到的高指标，再次明晰了未来新能源发展目标。然而汽车的发展在给人类带来巨大利益的同时也在
14、面对能源、环境与气候问题的挑战。汽车技术在促进科技进步的同时科技的进步也在极大地促进汽车技术的进步。现有的汽车技术已经使内燃机汽车在节能与排放方面取得了重大的进展，但是世界汽车的保有量在急剧地增加，2007 年全世界汽车保有量约9.2 亿辆，预计到 2015 年全球汽车保有量将达到 11.2 亿辆，因此燃油汽车每年消耗的能源和排放的污染物的数量也在逐年递增。面对日益严峻的能源、环境和气候问题，世界各国的政府、学术界和工业界都将目光投向了环保与节能的电动汽车，并且都在加大对电动汽车开发的投入力度，加速电动汽车的商品化步伐。能源、环境与气候问题在我国表现得尤为突出。2009 年，我国汽车产销量分别
15、为 1379.1 万辆和 1364.5 万辆，首次成为世界汽车产销第一大国。我国汽车保有量在 2009 年达到 7619 万辆，与 2008 年相比增长 17.81%，预计到 2015年我国汽车保有量将超过 1 亿辆，2020 年会达到 2 亿辆左右。2009 年，我国石油消耗量达 3.93 亿 t，成为世界第二大石油消费国。同年国内原油产量为 189亿 t，石油进口量 2.04 亿 t，对外依存度达到 52%0 按目前发展趋势，我国2020 年车用燃油消费量将超过 3 亿 t，石油对外依存度超过 70%。我国近 60%的石油消费在交通领域，大约 1/3 的石油消费在汽车领域。在汽车保有量持续
16、快速增长情况下，汽车排放污染对我国大气质量特别是大城市大气质量形成了严重威胁。我国城市的空气污染已由“烟囱“型转变为“尾气型，汽车有害排放已经成为大中城市空气污染的重要来源。我国政府于 2009 年 1 月 26 日向世界宣布了到 2020 年中国单位国内生产总值二氧化碳排放比 2005 年下降 40%45%的目标，并提出了相应的政策措施和行动，我国氧化碳减排的国际压力非常巨大。公路交通领域由于消耗了大量的化石能源，因此氧化碳排放量逐年增加。我国2007 年发布的中国应对气候变化国家方案把交通领域列为应对气候变化的重点领域。氧化碳排放问题无疑成为我国汽车工业发展所面临的又一巨大挑战。总结相对于
17、世界汽车工业来说，我国汽车工业还十分年轻，大规模发展轿车工业才不过 20 年，汽车技术尤其是动力系统技术水平与世界先进水平差距巨大。而我国在电动汽车领域的技术差距较小，三大挑战在给我国汽车工业发展带来困难的同时，也给我国汽车工业提供了缩小与世界发达国家水平距离的千载难逢的机遇。因此，大力培育与发展电动汽车产业是我国汽车工业可持续发展的战略选择。在电动汽车产业的发展过程中，电动汽车技术的普及与推广也非常重要，为此，我们编写了本书，希望能够对我国电动汽车产业的发展尽微薄之力。本书用通俗的语言，全面介绍了电动汽车的发展历史、关键技术以及未来展望，我们希望能够通过本书让公众对电动汽车技术有一个初步的、全面的了解，从而促进电动汽车的推广应用让电动汽车能够更快进入寻常百姓家。
