趙路軍

摘要：當前，如何降低汽車的能源消耗和環(huán)境污染已經成為了汽車工業(yè)發(fā)展的主旋律。電動汽車作為綠色交通工具對緩解能源壓力以及在保護環(huán)境中有著重要作用。電動汽車是高科技前沿產品。它集成了汽車、功率電子、控制自動化、電化學、計算機以及新能源和新材料等工程技術于一身，與傳統(tǒng)的燃油汽車相比，電動汽車在污染與噪音方面都有所降低，同時電動汽車的使用對石油能源的保護也起到非常重要的作用。目前電動汽車的平均時速完全能夠滿足人們在城市生活中的需求，同時又在行駛安全方面有了很大的保障。

關鍵詞：電動汽車；動力系統(tǒng)；總布置設計

電動汽車動力系統(tǒng)總布置的設計應按照滿足運動空間、總裝工藝間隙、熱害間隙、最小離地間隙、傳動軸夾角、碰撞安全和合理的成本控制滿足法規(guī)等要求的布置方法。應遵守有關標準、規(guī)范、法規(guī)，不得侵犯他人專利。并力求零件標準化、部件通用化、產品系列化。

1電動汽車的結構特點

與燃油汽車相比，電動汽車的結構特點是靈活性，這種靈活性源于電動汽車具有以下特點：

1.1電動汽車的能量主要是通過柔性的電線而不是通過剛性聯軸器和轉軸傳遞的，因此，電動汽車各部件的布置具有很大的靈活性。

1.2電動汽車驅動系統(tǒng)的布置不同（如獨立的四輪驅動和輪轂電動機驅動等）會使系統(tǒng)結構區(qū)別很大，采用不同類型的電動機（如直流和交流電動機）會影響到電動汽車的質量、尺寸和形狀；不同類型的儲能裝置（如蓄電池和燃料電池）也會影響電動汽車的質量、尺寸及形狀。

1.3不同的補充能源裝置具有不同的硬件和機構，例如蓄電池可通過感應式和接觸式的充電機充電，或者采用替換蓄電池的方式，將替換下來的蓄電池再進行集中充電。

2布置原則

機艙布置應合理規(guī)整，提高空間利用率，以防止運動干涉，電動車機艙布置一般分位上下兩層，上層布置維修更換頻率高的部件，如電機控制器、整車控制器、DC/DC、高壓電器盒、保鮮盒等部件；下層布置電機減速器和不經常維修的部件，如電動制動真空泵、真空罐、電動空調壓縮機、水泵等部件。

2.1運動空間間隙和總裝工藝間隙。部件連接分為剛性連接部件和柔性連接部件。柔性連接部件為部件與部件間安裝有軟墊，用以減震和降噪。剛性連接部件間最小間隙為10mm，柔性連接部件最小間隙為15mm，電機與其他部件的最小間隙為20mm。各部件線束插頭拆裝操作應留有A≥B+50mm的空間（B為接插件厚度），便于拆裝和維修。

2.2熱害間隙。風冷的充電機、電機和DC/DC等部件應滿足部件散熱片外部保留熱害間隙大于20mm。

2.3最小離地間隙。各部件的布置應滿足整車通過性，即最小離地間隙為H≥L/30+50mm（L為軸距）。

2.4傳動軸夾角。動力總成的布置應使左右兩個半軸與水平面的夾角盡量相等，且滿載靜止時4°≤α≤7°，角度越小傳動軸噪音越小、壽命越長。

2.5碰撞安全。根據國內汽車設計經驗，一般乘用車若要取得C-NCAP四星以上的碰撞成績，吸能空間L=C+D≥560mm，C為動力總成距前保險杠最外延最小距離；D為動力總成距前圍板最小距離。因前保杠的潰縮空間較大，所以建議為280至300mm。

2.6合理的成本控制。各部件的布置應選擇簡化冷卻管路的布置方法，避免重復和折返，例如采用串聯的結構，部件的管路連接按產生熱量遞增順序排布。盡量考慮將用電器相配合部件布置在一起，盡量縮短兩部件接線口間距離，簡化管線的長度和走向。即盡量將DC/DC與充電機和小電瓶布置在一起、動力電池與電池管理系統(tǒng)和高壓電器盒布置在一起、電機與電機控制器布置在一起。

3電動汽車動力系統(tǒng)總布置設計分析

3.1電動汽車驅動系統(tǒng)的布置形式

⑴傳統(tǒng)驅動方式，即是傳承傳統(tǒng)汽車的動力系統(tǒng)布置方式，由電動機、離合器、變速器、傳動軸、差速器組成。實質相當于將燃油發(fā)動機調換為電動機。通常以前置后驅的布置形式出現。結構相對復雜，成本較高，空間利用率低。

⑵集成式驅動方式，即是將電動機、定比減速器與差速器集成為一體，類似于橫置發(fā)動機，結構緊湊，體型較小，利用左右兩半軸與兩側車輪直接相連，空間利用率較高，且重量相對較輕。目前主流車型基本選用這種驅動方式，并配以前置前驅的布置形式。前艙在這種布置方式下，有利于保證乘員艙人機空間，并可讓出地板下部空間布置動力電池，有利于平衡整車質量分配，降低電池在碰撞中受到損傷的風險。

⑶雙電動機驅動方式，即兩側輪邊各配一個電動機，每側電動機都是與定比減速器集成一體，并用半軸或直接與車輪相連。因為相互獨立，所以無需差速器，可以用電控系統(tǒng)分別控制，起到電子差速器的作用。此驅動方式對電動機要求較低，適用于中或大型客車。

⑷輪轂式電動機驅動方式，即電動機直接裝配在車輪輪轂上，高度集成化，空間結構利用率極高。通常用定比行星輪減速器，提供較大的減速比，達到增加扭矩的效果。由于動力輸出路徑極短，直接驅動車輪，可以極大地提高機械效率，節(jié)省能量。另外高度集成化也意味著動力系統(tǒng)質量的減輕，也意味著續(xù)航里程的增加。輪轂電動機驅動的布置方式因高度集成化而帶來很高的靈活性，可以輕易實現雙前輪驅動、雙后輪驅動和四輪全驅三種模式。各種優(yōu)勢將輪轂式電動機推向未來發(fā)展趨勢的前沿，但由于其扭矩限制，目前還只適用于小型電動汽車。

3.2電池的布置形式

數百電池單元串并聯在電池包內部，這就要求電池包有足夠大的體積去容納。如此數量眾多的電池單元，導致電池包的質量也會達到數百公斤?？v覽汽車內外部空間，適合電池包布置的只有乘員艙地板下部前后軸之間，及行李箱內。行李箱的儲物需求及備胎所占空間需要在一定程度上迫使電池包的布置范圍局限于前者。其次，如若將電池包布置于行李箱內，后軸荷分配質量將會急驟增加，不利于汽車行駛及操作穩(wěn)定性。當汽車發(fā)生后碰撞時電池包的安全防護也將成為問題。所以電池包的位置推薦布置于乘員艙地板下部前后軸之間。

隨著對電動汽車續(xù)航里程和電池能量密度要求的提高，三元鋰電池逐漸成為電動車企業(yè)首選。但與此同時也帶來對電池冷卻系統(tǒng)的需求。冷卻方式有液冷及風冷兩種方式。液冷顯而易見在熱交換率上和布置靈活性上更有優(yōu)勢。

4結語

推進新能源汽車發(fā)展，是全球汽車業(yè)的共同目標。因此，中國應順應全球汽車業(yè)發(fā)展趨勢，抓住傳統(tǒng)汽車向電動汽車轉型的戰(zhàn)略機遇，堅持技術革新，推動和實現電動汽車產業(yè)的飛速發(fā)展。

參考文獻：

[1]尚偉，金賢鎮(zhèn)，陳鴻運.正向開發(fā)過程中總布置設計經驗[J].汽車工程師，2017（8）.

[2]黃微波.淺談汽車總布置設計方法[J].南方農機，2016，47（11）.

（作者單位：浙江眾泰汽車制造有限公司杭州分公司）