电动汽车动力系统总布置设计分析

李赫 刘鹤 王旭君

摘 要：近年来新能源汽车备受关注，各种型号的电动汽车被研发出来，其不但节省能源，还能改善环境，是人们心目中理想的绿色交通工具。新能源电动汽车的研发已经迫在眉睫，现在的科技水平比较发达，极大程度的促进电动汽车的发展。

关键词：电动汽车;动力系统;总布置设计

1 电动汽车的基本原理及特点

1.1 电动汽车的基本原理结构如图1所示

1.2 电动汽车的特点

电动汽车的设计比燃油汽车相对灵活，其布局形式由传统机械动力转变为动力电池组和电子控制设备等使电动汽车布置结构更加紧凑，部件布局灵活性较强。电动车直流或交流电动机驱动，而且现在的变频技术比较成熟，控制起来也能得心应手。

2 电动汽车动力系统关键技术

2.1 电池

电池是电动汽车的储能机构，也是制约电动汽车发展的关键因素。电池组的能量密度对电动汽车的性能起着决定性的作用。为了满足电动汽车的高电压要求，电动汽车通常由几个12v或24V的电池并联而成。动力电池电压为155V～400V，是纯电动汽车的关键设备。

2.2 电动机

电动机是电动汽车的主要部件之一，是电动汽车的动力源，是电动汽车的心脏。它是一种电磁装置，根据电磁感应原理将电能转化为电能。其主要功能是产生旋转遥控运动，作为电气设备或各种机械的动力源。为了使电动汽车具有良好的性能，驱动电机必须具有宽阔的调速范围和高速、足够的起动转矩、体积小、重量轻、效率高、动态制动和能量回收。电动机长期以来一直被用作电动汽车的驱动电机，因为电池提供直流电。因此，传统的直流电机已被交流感应电机、永磁电机或开关磁阻电机所取代。

2.3 电控

电机控制器从电池获取直流电，并将其转化为电机所需的交流电，电控分为硬件和软件，硬件主要如控制器，在我国其成本相对较高。软件则主要指电控系统的算法，需要在输入和输出中建立相关的复杂数学模型，它直接决定了一辆电动汽车的成功与否。

3 动力系统的设计布置

3.1 动力系统布置原则

（1）車辆布置中需要留出足够的运动空间，各部分间预留一定间隙。（2）留有一定的热损伤间隙，有利于发热部件降温，防止电池过热。（3）设计时应预留一定的吸能空间，主要考虑碰撞安全因素。（4）考虑传动轴夹角，夹角越大承受作用力越大，传动效率也越低，寿命越短。（5）在布置过程中还应降成本问题计算在内，合理地简化布置（如冷却管路）至关重要。（6）需要一定的地面间隙并且要求是要高于传统汽车。

3.2 动力系统开发流程

（1）市场调查和研究：对消费者群体进行调查和研究，有针对性的进行产品的可行性分析。（2）总体方案设计：确定电动汽车类型及其驱动方式。（3）定整车主尺寸，并且完成初版总布置图制作，在此过程中，合理安排电动车电机、电池及控制系统的配置，确定整车的性能参数。目前，总体布局设计主要采用数字三维设计。（4）车身布局：根据车身边界尺寸，完成动力相关零部件的匹配开发。（5）编写整车设计手册。（6）汽车零部件总布置校核。（7）零部件设计完善。（8）试制试验和定型;按照设计做出产品模型，确定最后设计效果，之后便可以正式投入成产。

3.3 电机的布置方法

（1）集成式驱动方式：通过电机与减速器与差速器的组合，更利于转向控制，平衡车身重量。集成驱动方法是大多数主流模型采用的设计模式。（2）传统驱动方式：驱动方式相较于普通的燃油车并没有过多的改变，结构依旧复杂，空间利用率低，质量较大。（3）轮毂电机：驱动装置是将电机安装在轮毂侧，这种驱动方式具有高度集成化，动力输出路径短，结构紧凑等优点，是未来的发展趋势。但其缺点也很明显，不能提供很大的扭矩，因此没有很大的动力输出，目前只能应用于小型电动汽车。

3.4 电池的布置

电车的设计应充分考虑安全性，要求有一定的散热能力及充放电性能，防止电池温度过高。电动汽车的冷却系统分为液冷和风冷，风冷通过加大物体表面积或加快空气流通速率来实现冷却，液冷则通过电子水泵使水箱中和电池中的冷却液循环并进行热交换液体冷却的性能优于空气冷却，也用于电动车辆。车辆电池以电池组的形式布置安装，电池箱子应该能够承受一定的冲击力，安装位置应考虑装配、振动、碰撞等因素，电池组的布置应符合车辆安装空间的要求，不同型号和安装位置的电池通常放置在汽车底部。另外，作为电池系统的温度控制系统，电池的热管理系统在高温环境，低温环境，高倍率放电环境，甚至热安全性等复杂苛刻的条件下，起着重要的作用。

4 结语

目前，节能环保的绿色汽车主要是电动车，由于能源日益枯竭，电动车这种交通工具恰巧能在缓解能源压力、保护环境方面发挥着重要作用。汽车的未来发展方向是智能化、绿色化发展，电动汽车正好满足人们所有的需求。同时，它对汽车工业的发展也具有重要的意义。因此，提高总布置电力系统的设计水平势在必行。

参考文献：

[1]宋瀚，徐晗，史婷婷等.纯电动汽车开发初期整车尺寸参数设定[J].汽车工程师，2018（09）.

[2]徐仕华.纯电动汽车动力驱动系统与性能研究[D].南昌大学，2012.

[3]吴寒.电动汽车动力系统总布置设计分析[J].时代汽车，2018.