试论电动汽车的结构布置及设计

试论电动汽车的结构布置及设计

朱耀发

广东绿通新能源电动车科技股份有限公司523159

摘要：电动汽车作为汽车的一种新类型，在降低能源消耗与解决环境污染问题上有着重要作用。但是考虑到电动汽车对设计及生产制造技术要求较高，由于目前的电动汽车设计和生产制造技术还不成熟，导致了电动汽车在发展中遇到了前所未有的瓶颈，要想提高电动汽车的发展质量，除了要加强技术投入做好研发工作之外，还要有效解决发展瓶颈问题，并合理规划电动汽车的未来设计方向，保证电动汽车在未来的发展中，能够在设计、生产制造上得到全面突破。基于此，本文主要对电动汽车结构布置及设计进行了分析，为我国汽车结构的自主创新和汽车行业的发展奠定夯实的理论基础，提供一定的市场参考价值。

关键词：电动汽车；结构布置；设计要点

1、电动汽车基本结构的分析

1.1基本结构

电动汽车系统主要由电力驱动子系统、主能源子系统、辅助控制子系统等三个不同的子系统组成。其中电子驱动子系统由电动机、电子控制器、功率转换器、机械传动装置和驱动车轮组成；主能源子系统由主电源、充电系统、能量管理系统构成；控制动力转向、控制温度变化、辅助动力供给等是辅助控制子系统的功能；由于电动汽车进行制动时，电源会吸收再生制动动能，但是这个时候的功率流方向是相反的，所以功率转换器的作用主要是调节电源与电动机之间形成的功率。辅助控制子系统结合电子控制器发出的控制指令和制动踏板输入、加速踏板输入的相关信号一起来控制功率转换器的功率装置。

1.2电驱动的结构形式

因为不同类型的电动汽车电力驱动系统结构不同，按照电力驱动系统之间的区别，可以将电动汽车分为六种不同的类型。包括靠差速器、变速器、电动机、以及离合器等运转的电动发动机前置前轮驱动的燃油车，来实现转变和发展的电动车举例，其中变速器是有着不同速比的齿轮机构，驾驶员能够确定不同的变速比，并将力矩传递给车轮。离合器的工作作用则主要是接通和切断车轮与电动机之间的传递，是传递的动力；其次，若利用有着固定速比的减速器来替代离合器，则能够降低机械传动装置的实际质量以及体积。这类电动汽车的电力驱动系统则是由有着固定速比的减速器、电动机、差速器构成，因为不具有可以变换的变速档位、离合器，从而无法提供较为理想的转速或者转矩特性，不适用发动机燃油汽车。

2、电动汽车的发展瓶颈

2.1电动汽车的电池稳定性还有所欠缺

虽然混合动力汽车技术相对成熟，混合动力的汽车品种在不断增多，但是电动汽车的种类相对较少，之所以出现这一问题，其主要原因在于电动汽车在电池稳定性上还存在一定的不足。电池在供电能力上还偏弱，并且使用寿命较短，不能进行持续充电，导致了电动汽车无法达到汽油发动机和柴油发动机的稳定性，影响了电动汽车的发展。因此，如何研发稳定性较强的车载电池，是解决电动汽车设计问题的重要措施。

2.2电动汽车的续航里程还不理想

目前制约电动汽车的最主要因素是续航里程较短，无法满足用户的实际需要。较短的续航里程，也制约了电动车的发展，降低了电动车的实用性。同时，电动车的车载电池存在充电时间长的问题，不能像汽车发动机和柴油发动机驱动的汽车通过快速加油进行行驶。如此种种问题成为了制约电动汽车发展的重要瓶颈问题。因此，只有解决了电动汽车的续航里程问题，并有效缩短充电时间，才能满足用户的使用需要，提高电动汽车的实用性。

2.3电动汽车的造价成本居高不下

从已上市的电动汽车来看，只有美国品牌特斯拉占有一定的市场份额。但是美国特斯拉电动汽车的造价成本非常高，甚至超出了豪华汽车的售价，导致了普通消费者难以承受。也注定了特斯拉电动汽车成为了超高端的小众品牌。因此，造价成本居高不下，是制约电动汽车发展的重要瓶颈，只有加强电动汽车的技术研发投入，突破电动汽车的技术瓶颈，做到降低电动汽车的设计和生产制造成本，才能推动电动汽车快速发展，有效满足市场需要。

3、电动汽车结构布置及设计要点

3.1布置步骤

根据选定的目标及对开发目标制定的工作方针、设计原则等主导思想提出整车设想，即概念设计或构思设计；绘制总布置草图。确定整车主要尺寸、电机和电池的位置，并通过仿真分析确定质量与性能参数，以及各总成的基本形式；车身造型设计及绘制车身布置图。绘制不同外形、不同色彩的车身外形图；制作相应造型1∶5的整车模型；进行人机校核，从中优选后，再制作1∶5或1∶1的精确模型；编写设计任务书。编写设计任务书后对其进行评审确定最终版本，项目组按照设计任务书的要求对各部件进行选型和提供数模；汽车总布置设计。通过与各子系统部件负责的工程师反复对各阶段布置方案和结果进行讨论和评审，逐步对整车进行初步总布置、细化总布置、直至总布置冻结；总成设计。在初步总布置方案确定后，各子系统部件负责工程师开始对各自负责的部件进行修改和细化设计，总布置工程师在细化布置时对所有新部件进行总布置校核和人机工程等校核。

3.2设计要点

电动汽车的研究和使用促进了汽车动力装置的改革新潮，并且对汽车理论、设计、计算等各个系统要求、构成方面都有着很明显的影响，增加了全新的概念、内容、思路，在实际设计过程中需要能够明确以下问题。首先，电动汽车的设计以及使用虽然获得了较为显著的进步，但是，其依然属于“能量短缺”的车辆范畴之内，怎样更好地对车载能量进行使用，这也是实际设计过程中需要考虑的一个核心问题，在设计阶段要能够对汽车的主要形式和途径进行利用，城区道路交通中的轻型载货车、小客车大都选择市区行驶循环的方式，和公路行驶汽车相比较，其启动较为频繁，能量使用效率相对较低，对于加速以及排放要求较高，而对于续驶里程的要求则相对较低，这就为更好地使用制动回收能量提供可能。

在高速公路上面行驶的电动汽车对于续驶里程和汽车速度要求则相对较高。其次，为了能够降低小汽车质量，电动汽车设计过程中需要考虑的另一个问题则是怎样才能加大对减速制动回收能量的使用。当前的柴油机车和汽车在进行电动汽车改造过程中存在较大的困难，需要结合电动汽车的实际特点来设计更加轻盈的地盘以及车身，来满足电动汽车高性能的要求。最后，电动汽车的价格大都要高于常规性的汽车，在进行开发的初期，人们大都试着将汽油车或者是柴油机车来加工改造成电动汽车，为了能够降低改造过程中所用的成本，在选择部件的时候要选技术成熟，节能的部件；在综合比较与分析的时候，要能够确保电动汽车的规格、性能参数，选择混合动力、电动，明确需要选择的电池形式、控制方案以及驱动系统等。

结束语：

综上所述，传统的内燃机汽车和电动汽车相比之下，电动汽车最明显的优势就是能源利用率较高。电动汽车通过火力发电厂发电、电机、输配电以及充电设备的使用，获得的原始燃料有用能量为20%左右，若使用水能、太阳能以及原子能进行发电，则利用率会更高。总之，为了能够提升汽车使用过程中的能源利用率，有关部门要能够投入更多的资金、技术、政策支持，从而保证电动汽车能够更好地投入到使用中，减少能源损耗，产生更大的经济和社会效益。

参考文献：

[1]杨阳.电动汽车机械结构设计及有限元分析[J].上海汽车，2014.

[2]赵云.电动汽车结构布置及设计[J].汽车电器，2013.

[3]张新磊.电动汽车总体设计及性能仿真优化[D].哈尔滨工业大学，2010.

[4]席加豪.电动汽车总布置设计及动力性研究[J].轻型汽车技术，2013.

[5]李淑秀.基于电动汽车中结构布置及设计要点的研究分析[J].建筑工程技术与设计，2012.