电动汽车总体设计-汽车总体设计

考虑到原车的结构，采用蓄电池布置在行李箱内、电机前置、前轮驱动结构布置形式，保留原车的行驶系统，电机、控制器布置在原车发动机位置，前轮驱动。电机输出端连接减速器输入端，经过差速器输出半轴驱动左右车轮。为了使前后轴荷分配合理，保证汽车有良好的动力性、通过性和操纵稳定性，分散了动力蓄电池的布置。

（1）前舱关键零部件的布置设计

在传统汽油机汽车上，前舱是核心部件的集中地，发动机、变速器等关键零部件基本都布置在前舱里面。同样，电动汽车也把一些关键部件放在了前舱，如电机控制器、电机、减速器、电动真空泵、电动空调等，主要是因为：

①电动汽车专用零部件比较多，整车内其他位置基本已经没有空间，而前舱去掉了发动机、变速器等相关零部件后，空出了一定的空间。

②对于电动乘用车来说，前置动力前驱依然是比较有效的驱动形式，因此目前大部分车型均将电机布置在前舱内。

③电机控制器、电机等都是大体积零部件，将其集成在一起更有利于提高整体的工作效率，再加上减速器，需要一个更有效的布置方式。因此基本选择放在前舱。

当然，在实际项目设计过程中，由于纯电动乘用车前舱空间有限，同时因零部件多、高压走线等方面的原因，布置起来非常困难，需要进行多轮协调和相关零部件的不断改进。

目前，由于国内技术水平的原因，驱动电机和电力电子箱普遍在重量和体积方面要比国外（欧美等国家）的大很多，而且接口技术不成熟，造成空间需求过大；同时，电动汽车额外增加了电动真空泵、电动空调压缩机、高压电器盒等部件，这些部件基本都布置在前舱，对空间需求提出了很大的挑战，因此如何做好前舱的布置工作十分关键。这些零部件的布置，不仅关系各个部件功能的实现，同时也关系到整车性能，如对整车轴荷、转向性能、制动性能的影响，以及对电子电器元件的电磁干扰影响。各部件的距离，特别是高压电的电磁防护、运动干涉、碰撞安全、高压安全等都对前舱的总布置工作提出了非常苛刻的要求。零件布置主要依据以下原则进行：

①重要零部件按等级划分，按照重要程度进行优先布置。

②按照占据空间的程度进行。

③对有高压电磁干扰要求的零部件进行隔离或者布置出安全距离。

④依据制造、安装、维修的相关要求。

⑤依据碰撞的要求。

⑥相关零部件集成的可行性分析。

⑦国家法规中对行人保护的要求。

⑧避开运动件的要求。

⑨机械振动的要求。

（2）动力电池的布置

动力电池是电动汽车上最核心的部件，是纯电动汽车唯一的能源提供者，它决定了电动汽车的续驶里程和输出动力这两个最为关键的参数。

目前世界范围内动力电池技术不成熟，能量密度均较低。例如：磷酸铁锂电池是以纳米科技制作的单体，能量密度基本处于120～140W·h/kg的水平，而系统的能量密度基本上都低于90W·h/kg，整个能量密度仅相当于传统化石燃料的几十分之一。这就决定了电动汽车要达到传统汽车的续驶里程，需要庞大的电池系统。基于以上原因，再加上布置乘用车空间有限，对总布置提出了非常苛刻的要求：

①需要存放电池的空间。

②具有承载电池重量的车身结构。

③具有防护一定碰撞的要求。

④具有密封等级的要求。

⑤具有一定隔热和散热性能的要求。(www.xing528.com)

以上要求对整车的布置影响很大，由于轿车离地间隙小，整车宽度较小，前发动机舱以及行李箱容积很小。目前对于动力电池的布置位置主要有4个：在行李箱、前后座椅底下、前舱以及行李箱、地板下面。以上4种布置各有优劣，其对比见表19-1。

表19-1 4种布置形式对比表（满分为5分） （单位：分）

对于电动汽车来说，大多数采用的是非独立悬架，进一步减少和限制了电池的布置空间，增加了动力电池的布置难度。

当悬架对于电池的布置不利时，就需要对电池系统进行比较大的形状改进，以便能安装以及规避与悬架的运动干涉，如图19-4所示。

图19-4 电池形状改变

综上所述，动力电池布置既要满足能量密度的要求，同时也要满足空间的要求，综合考虑分析碰撞安全、运动件干涉等方面，才能减少对整车性能的影响，提高系统的协调性。

（3）车载充电器、快慢充电口的布置

动力电池是纯电动汽车唯一的能源提供者，因此，使用一段时间后需要进行充电。根据我国的实际情况，晚间充电比较便宜，同时在家里就能充电，这时需要一个车载充电器和慢充接口。

目前纯电动汽车续驶里程普遍比较低，有时需要进行快速充电。根据调查和现有的技术，目前消费者能接受的充电时间普遍低于20min。而由于电池的技术尚没有大的突破，故充电时间仍比较长。

纯电动汽车在充电上还面临一个非常大的障碍，那就是各个企业、国家的接口不一样，欧洲、日本的接口有5PIN、7PIN，国内的标准也没有统一，同时，快充接口的通信协议也没有统一的标准，这在一定程度上阻碍了整个纯电动汽车行业的发展。

充电器由于体积比较大，而且有一定的发热量，对空间需求较大，同时需要进行强制冷却，因此可以考虑布置在行李箱或者前舱。如果布置在前舱的话，可以借助前舱风扇自然冷却；如果布置在行李箱，那么就需要设计专用的通风管道强行制冷。

充电口的布置形式也比较多，目前主流的布置主要有以下几种：

①快慢充电口均布置在原来的加油口位置。

②快慢充电口分开布置，加油口附近一个，另一边车身一个。

③布置在前舱盖前端位置。

考虑其他关键零部件的空间布置，同时综合人机工程、高压走线等方面的因素，其布置多采用原来加油口位置，并分开布置，即第二种布置方式。

纯电动乘用车的总布置设计工作是个系统工程，需要协调车身、动力系统、电池、内外饰、造型等相关部门。如何在确保整车性能的基础上提高空间利用率，避免各部件的干涉，加快项目进程，需要进行科学的论证，同时，总布置工程师也需要对整车性能、驱动电机、动力电池、高压安全等相关知识相当熟悉，才能进行合理布置，推动项目进展。

要点

电动汽车种类繁多，但其布置多采用前置前驱的形式，储能装置ESS可布置在行李箱、后排座椅的后下部、底盘中部和座椅的地板下面等不同的地方。

本章要点

电动汽车技术处于发展阶段，因为要采用全新的动力驱动系统，或是对动力驱动系统和控制系统进行全新设计，所以面临着诸多技术难题。随着各项技术瓶颈的突破，电动汽车发展前景广阔。