电动汽车轮边驱动系统设计开题报告

安徽工程大学机电学院

本科毕业设计(论文)开题报告题目：电动汽车轮边驱动系统设计

课题类型：设计

学生姓名：秦雨生

学号： 3102114335

专业班级：车辆2103

教学单位：机械与汽车工程学院

指导教师：时培成

开题时间： 2014.2 24

2014年 2月 24日

一选题的依据和意义

目前新兴汽车发展的前景看轮毂式电动汽车是新兴的一种电动汽车驱动形式。轮毂式电驱动系统有直接驱动式电动轮和带轮边减速器电动轮两种基本形式。它直接将电机安装在车轮轮毂中，省略了传统的离合器、变速箱、主减速器及差速器等部件，大大简化了整车结构，提高了传动效率，并且能通过控制技术实现对电动轮的电子差速控制。并且在节能环保方面比现在燃烧燃料的普通汽车具有很大的优势。

我们国家在传统的汽车领域内目前还无法和国外的几乎任何产品比拼，因为我们国家的在传统的工业领域比国外起步晚得多，且在发展过程中曾经遭遇了困难。目前新兴汽车产业在快速的发展，我们可以看到在新兴的汽车产业中，我国和外国发展的差距并不差的太远，就目前的对新型汽车的研究与发展可以说是几乎不落下风。因此我们有信心在未来汽车发展的路途上尤其是在新兴汽车产业的发展上我国有能力赶上发达国家甚至处于领先地位，因为新兴能源汽车对全人类来说还并不是全能掌握目前都几乎还处在研发的地步。因此我们对新兴能源汽车的关注度要提高。这也可以使我国追赶外国在汽车产业方面的一个途径。

二国内外研究的现状和发展趋势

国外著名汽车公司都十分重视研究开发电动汽车, 世界发达国家不惜投入巨资进行研究开发, 并制定了一些相关的政策、法规来推动电动汽车的发展。

目前国际上对轮毂式电动汽车的研究主要以日本为主。日本庆应义塾大学环境信息学部清水浩教授领导的电动汽车研究小组在过去的十几年中已试制了5种不同形式的样车。其中，1991年与东京电力公司共同开发的4座电动汽车IZA，采用Ni-Cd电池为动力源，以4个额定功率为6.8kW、峰值功率达到25kW的外转子式永磁同步轮毂电机驱动，最高速度可达176km/h。1996年，该小组联合日本国家环境研究所研制了采用电动轮驱动系统的后轮驱动电动汽车ECO，该车的电动轮驱动系统选用永磁直流无刷电动机，额定功率为6.8kW，峰值功率为20kW，并匹配行星齿轮减速机，该电动轮采用机械制动与电机再生制动相结合的方式。2001年，该小组又推出了以锂电池为动力源，采用8个大功率交流同步轮毂电机独立驱动的电动轿车KAZ。该车安装了8个车轮，大大增加了该车的动力，从而使该车的最高速度可以达到惊人的311km/h。KAZ 的电动轮系统中采用高转速的高性能内转子型电动

机，其峰值功率可达55kW，提高了KAZ轿车的极限加速能力，使其0～100km/h加速时间达到8s。为了使电动机输出转速符合车轮的实际转速要求，KAZ的电动轮系统匹配行星齿轮减速机构。KAZ前轮采用盘式制动器，后轮采用鼓式制动器。2003年日本丰田汽车公司在东京车展上推出的燃料电池概念车FINE-N也采用了电动轮驱动技术。美国通用汽车公司2001年试制的全新线控4轮驱动燃料电池概念车Autonomy同样也采用电动轮驱动型式，电动轮驱动系统灵活的控制与布置方式，使得该车能更好地实现线控技术。目前正在大力研制和推广使用燃料电动电池汽车和纯电动汽车, 政府能源部与通用、福特和戴- 克三大汽车制造商联合开发燃料电池电动汽车。现在, 美国已有7 个州加入了零排放计划, 到规定年限后这些地区销售的汽车必须为零排放, 即只能为纯电动汽车和燃料电池电动汽车。

日本丰田、日本本田为代表的电动客车和轿车已经上市, 英国已有数万辆电动汽车在使用。

法国是世界上推广应用纯电动汽车最成功的国家之一, 成立了电动汽车推广应用国家部际协调委员会,巴黎和拉罗舍尔已经建立了比较完善的纯电动汽车充

电站网基础设施, 制定了优惠的支持和激励使用电动汽车的政策, 且已经初步形成了纯电动汽车运行体系

日本丰田公司开发的Prius 和本田公司开发的Insight2 种混合动力电动汽车已开始批量投放市场。丰田公司的Prius 销售已在2006 年累计突破150 万辆, 并于2005 年底在我国长春一汽进行了组装生产和销售。日产公司也于2003 年推出Tino混合动力汽车, 在日本国内市场上销售了100 多辆。

欧洲各大汽车厂商争先恐后地推出了本公司研制的混合动力电动汽车, 甚至德国的博世(BOSCH) 等著名的零部件公司也积极与大汽车公司联手开发混合动力电动汽车技术。美国已有近20 个城市试验使用混合动力电动公交车,瑞典、法国、德国、意大利、比利时等国计划在9 个欧洲城市开通混合动力电动公共汽车线路。燃料电池电动汽车斩露头角, 国外企业界纷纷组成强大的跨国联盟, 以期达到优势互补的目的。如日本丰田与美国通用公司, 日本东芝公司与美国国际燃料电池公司, 德国BMW公司与西门子公司,雷诺汽车公司与意大利De Nora 公司分别组成联盟开发燃料电池电动汽车; 本也已投资数亿美元开发燃料电池电动汽车。其中, 以加拿大的巴拉德、美国的

福特、德国的戴姆勒- 克莱斯勒联(XCELLSIS)最具代表性, 该联盟投资10亿加元开发生产电动汽车用燃料电池动力系统。在燃料电池电动汽车的研发热潮中, 几乎所有的国外大型企业集团全部介入, 投入的总额超过百亿美元。但是, 由于燃料电池的成本和寿命问题, 使得这一项目目前进展缓慢。在燃料电池电动汽车的示范运行方面, 世界各国也都不约而同地把注意力集中在大客车上, 如欧盟的CUTE 示范项目、UNDP/GEF 燃料电池商业化示范项目、美国加州的CAHFC示范项目和日本的JHFC计划等。与此同时, 部分国家政府为促进电动汽车的发展, 通过财税手段调整汽车发展结构。像美、日等国政府对于电动车产品给予10%的鼓励性补贴, 荷兰政府的补贴更是高达30%。并对传统汽车开征燃料税, 如欧洲部分国家燃料税高达200~300%,最低的美国也有34%。

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。国内对电动轮驱动方式的研究也取得了一些进展。同济大学研制的“春晖”系列燃料电池概念车就采用了4个直流无刷轮毂电机独立驱动的电动轮模块。比亚迪于2004年在北京车展上展出的ET概念车也采用了电动汽车这种最新驱动方式：4个轮边电机独立驱动模式。中国科学院北京三环通用电气公司研制的电动轿车用直流无刷轮毂电机，又称电动车轮。单个电动车轮功率为7.5kW，电压264V，双后轮直接驱动。中船总公司724研究所的4轮电动汽车，其电动机性能指标为：额定功率3kW，额定转速3000r/min，额定电压为110V。

三本课题研究方案

1.工作重点：轮毂一体化内部各个部件应采用哪种布置形式及如何运作。

2.工作难点：目前尚没接触过电动驱动电机之类的实网上查到的，对这种结构还不了解。物和轮毂一体化的设计经验还没做过，主要的还是从

四工作的流程

1、进行文献检索查，查看相关资料，对课题的基本内容有一定的认识和了解。完成开题报告。第1-2周（2月27日～3月11日）

2、初步确定设计的总体方案，讨论确定方案；对轮毂电机减速器和制动器进行初步设计和选取。第3-6周（3月12日～4月8日）

3、提交设计草稿，进行讨论，修定。第7周（4月9日～4月15日）

4、详细设计减速系统，设计非标件，绘制装配图及零件图。第8-12周（4月16日～5月20日）

5、提交正式设计，教师审核。第13-14周（5月21日～6月3日）

6、按照审核意见进行修改。第15周（6月4日～6月10日）

7、整理所有材料，装订成册，准备答辩。第16周（6月11日～6月17日

五参考文献

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【2】卓棒荣．四轮驱动电动汽车关键技术研究，上海：同济大学，2006

【3】顾云青，张立军．电动汽车电动轮驱动系统开发现状与趋势．汽车研究与开发，2004

【4】齐志鹏．汽车悬架和转向系统的结构原理与检

修，汽车技术，2002

【5】张银保.汽车轮边减速器.湖北工业大学学报，2005年6月

【6】汪振晓，李增辉.轮边差速器总成的设计.汽车科技.2008.2

【7】陈清泉，孙立清．电动汽车的现状和发展趋势．科技导报，2005，v01．23(4)：24-28

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【9】陈家瑞．汽车构造(下册)．北京：机械工业出版社，2006

【10】于学华等．汽车悬架设计概念的研究．噪声与振动控制，2006，(6)：77-79

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【13】Katsuhiko Kamiya．Junichi Okuse，Kazufumi Ooishi，eta1．Developmentof ln—Wheel MotorSystem for MicroEV：Proceedingsof the 1 8thIntemational Electric VehicleSymPosium．Berlin，Germany．2001．【14】Shiro Matsugaura，Kiyomoto Kawakami，Hiroshi Shimizu．Evaluationof Performances for the InWheelDriveSystemfortheNewConceptElectricVehi cle“KAZ’’：Proceedingsof the 19th IntemationalElectric VehicleSymPosium．Busan，Korea．2002．

六指导教师意见

201 年月日