电动汽车整车设计

日产公司工程系统部的总经理JojiMadusa先生：“单 一CAD/CAM/CAE系统可使车身曲面、动力总成、实体设 计以及零部件设计实现标准化，这将使得整车开发全过程 获得极大的并行性。” 日产董事会成员、业务过程革新部总经理 YoshimichiUrabe先生："日产公司在全球范围内开发、制 造和销售汽车产品。日产需要开发制造出让客户满意的车。 为此，我们需要集我们所有之技术秘诀、过程知识以及具 有全球性资源的优点来不断改进自身，以全新姿态进入下 一个世纪。从这方面考虑，来自SDRC的IDEAS和 Metaphse技术将是帮助实现我们的目标──并行工程的最 有效的工具。在日产全球部门进行的业务过程革新，将改 进产品质量、减少成本和缩短上市时间，这将是引人注目 地改进全部产品性能的强大的驱动力，也是达到日产业务 目标的关键因素。"
6.汽车业计算机应用未来发展趋势 高质量、低成本、更快的产品上市时间和更新 的产品式样是企业注定要追求的共同目标。 汽车业计算机应用未来发展趋势： 改进企业过程──有效地利用企业资源，步入 全球性大协作； 核心式工程工具──实现电子（或数字）样机 需要核心式的主模型技术； 数据管理及控制──用PDM系统构建企业信息 框架，实现企业级信息共享； 集成的供应链──制造厂商与零配件供应商的 日趋紧密的信息共享形成集成的供应链。
1997 1996 1996 1997 1997 1997/12/27 1996 1997/10 1997 1997
整车 发动机 轮胎 轮胎 配件 配件 配件 配件 配件 配件
5.汽车业人士如是说 福特公司副总裁NeilRessler先生："C3P是由福 特主导的一次对设计自动化环境的重新武装，它具 有十分重大的意义。我相信C3P项目将为福特带来 极大的竞争优势。" 福特C3P项目总经理RichardRiff博士："我们已 经超额完成任务。当我们开始时，不少业内人士说 在四年时间内完成C3P几乎是不可能的。我们要证 明他们是错的，我们会比原计划更快地实现这一目 标。
2 电动汽车整车设计
2 .1 2 .2 2.3 2 .4 2 .5 汽车业CAD/CAM/CAE技术发展 电动车辆整车标准体系 电动汽车的总体设计 电动汽车的参数选择 电动汽车零部件载荷计算
2.1 汽车业CAD/CAM/CAE技术发展 1) 汽车工业代表着一个国家制造业发展的水平。 2) 汽车工业一直是CAD/CAM/CAE系统应用的先 锋。作为制造业的中坚， CAD技术的应用，有 效地推动了汽车制造业的前进；汽车业的需求 也极大地带动了CAD技术的发展。 1.汽车业面临的问题 (1) 保有量的相对固定，导致竞争加剧。 (2)汽车制造业是技术密集型和劳动密集型产业。 易学好用、设计/分析/制造一体化的软件 就受到企业的青睐；同时，支撑整个企业产品 信息的框架式软件──产品数据管理系统 （PDM），也逐渐为众多的汽车制造商所接受。
3. 车身 车身安装在底盘的车架上，用以驾驶员、旅客 乘坐或装载货物。 轿车、客车的车身一般是整体结构，货车车身 一般是由驾驶室和货箱两部分组成。 4. 控制系统及电气设备 控制系统是对电动汽车的起动、行驶、前进、 倒车、制动等进行控制。 电气设备由电源和用电设备两大部分组成。
2.2电动车辆整车标准体系 国际标准化组织标准 电动道路车辆 安全要求 第1部分：车载储能装 置 电动道路车辆 安全要求 第2部分：功能安全方 式和故障防护 电动道路车辆 安全要求 第3部分：防止人员触 电 ·电动道路车辆 术语 电动道路车辆 参考能量消耗率和续驶里程 乘 用车和轻型商用车辆试验规程 ·电动道路车辆 道路操纵特性
合同额($万) 产品范 围 $20,700 整车
本田 (Honda)
现代 (Hyundai) 嘎斯 (GAZ)
日本
韩国 俄罗 斯 印度
CATIA + I-deas MS
CATIA + I-deas MS I-deas Master Series
1997
1997/3 1996/2/13
整车
整车 整车
塔塔 (Tata)
电动车辆的组成与各部件的功用 1. 电源 电源为电动汽车的驱动电动机提供电能，电动 机将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直 接驱动车轮和工作装置。 2. 驱动电动机 驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械 能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。 3. 电动机调速控制装置 电动机调速控制装置是为电动汽车的变速和方 向变换等设置的，其作用是控制电动机的电压或电 流，完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。
(a)前轮驱动 1．蓄电池 2．调速控制器 3.驱动电动机 4．转向驱动轮 5．水箱6．充电器 7．充电插座
图2—1 电动汽车的组成图
(b)后轮驱动 1.直交逆变器 2．驱动电动机和减速器 3．钠硫电池 4．系统控制器 5．电动转向器 6．加 热器
图2—2 电动汽车的组Байду номын сангаас图
1.工作装置 2．驱动桥 3．驱动电动机 4．液压泵 5．油泵电动机 6.蓄电池 7．转向桥 8.平 衡重 9．调速 控制器 10．方 向盘 图2—3 工业用 电动叉车的组 成图
附表为近三年选择SDRC软件作为主要技术支撑的汽车业 厂商。
汽车制造厂商 福特 (Ford) 日产 (Nissan) 雷诺 (Renault) 马自达 (Mazda) 奔驰 (M-Benz) 克莱斯勒 (Chrysler) 数字流程 (DIPRO) 日野 (Hino) 丰田 (Toyota) 国家 美国 日本 法国 日本 德国 美国 日本 日本 日本 选用核心CAD软件 I-deas Master Series I-deas Master Series I-deas MS + Euclid I-deas Master Series CATIA CATIA I-deas Master Series I-deas MS + TOGO TOGO-CAD (I-deas) 选用PDM软 件 Metapahse Metapahse Metapahse Metapahse Metapahse Metapahse Metapahse Metapahse 合同日期 1995/12/1 9 1998/1/7 1998/2/11 1996/12/1 9 1996/2/5 1998 1997/2/23 1998/1 1997/2 $6,500 $10,000 $3,500 $3,100 $600 整车 整车 整车 整车 整车 配件 整车 整车
2.3电动汽车的总体设计 电动汽车的基本结构 电动汽车的组成包括电力驱动及控制系统、驱 动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。 电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别 于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统 由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组 成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。
3.史无前例的软件选型──福特建立C3P体系 1993年，福特汽车公司制定了面向21世纪的 “福特2000年”长远发展规划，决定彻底改造自己 的计算机应用状况。 福特的目标是：一个新车型的开发周期从目前 的36个月缩短到18个月乃至12个月；新车开发的后 期设计修改减少50%；原型车制造和测试成本减少 50%；投资收益提高30%。
7. 制动装置 电动汽车的制动装置同其他汽车一样，是为汽 车减速或停车而设置的，通常由制动器及其操纵装 置组成。在电动汽车上，一般还有电磁制动装置， 它可以利用驱动电动机的控制电路实现电动机的发 电运行，使减速制动时的能量转换成对蓄电池充电 的电流，从而得到再生利用。 8. 工作装置 工作装置是工业用电动汽车为完成作业要求而 专门设置的，如电动叉车的起升装置、门架、货叉 等。
I-deas Master Series
Metapahse
1996
整车
Mahindra & Mahidra 帕金斯 (Perkins) 固特异 (Goodyear) 米其林 (Michelin) Lear Corperation PICO/Wisne Johnson & Johnson Mack Truck Allied Automotive ITT Automotive
2.汽车业巨人们如何打算 各大汽车制造商都对面向整个企业信息系 统的制订了改造计划并已实施。以下为几个主 要的汽车制造商所提出的计划： 福特： “福特2000年”，C3P项目； 马自达： “数字改造计划”； 日产： “业务过程革新”； 雷诺： “产品设计及生产环境重组”； 日野： “并行工程计划”等等。 以福特汽车公司的软件选型为例:
福特希望用一个产品数据管理系统（PDM）, 把计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程分 析（CAE）、计算机辅助制造（CAM）集成起来， 融汇到一个遍布全球的公用数据系统之中，即C3P （CAD/CAM/CAE/PDM）。这是C3P概念在整个 业界第一次正式提出。
4.“福特效应” 伴随着大型汽车制造厂商开始选择主流软件的 浪潮，很多汽车企业开始启动了自己的选型计划。 继福特之后，又有了马自达、日产、雷诺、日野等 等。在近三年这些新的大型选型过程中，SDRC公 司赢得了约80%的合同，这种现象被业界评论家称 之为“福特效应”。 一个有趣的现象是，在决胜阶段几乎都是 SDRC与PTC展开最后争夺，因为只有这两种软件 才真正代表着九十年代CAD技术发展的最高水平。
印度 英国 美国 法国 美国 美国 美国 美国 美国 美国
I-deas Master Series CADDS5 + I-deas MS I-deas Master Series Metapahse Metapahse Metapahse Metapahse I-deas Master Series I-deas Master Series Metapahse Metapahse Metapahse Metapahse Metapahse
马自达项目总经理MitsushiroNiimi先生："在 技术是第一生产力的今天，要想在全球大市场中占 有一席之地，必须不断地改进技术。马自达选择了 IDEASMasterSeries是因为它在曲面造型、实体造 型、仿真分析、制造、测试和并行工程方面的强大 功能，并且该软件是使马自达在数字改造计划中获 益并急需的技术。我们对与SDRC公司业已建立的 密切合作关系很满意。""MetaphaseSeries2软件将 能够使马自达在开发方面具有企业级的并行工程工 具。这意味着我们的工程师将能够更密切的并肩工 作，快捷、可靠地享用工程数据。采用这一并行工 程手段将帮助马自达更有效地通讯，降低开发费用， 缩短产品上市时间。"
4. 传动装置 电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转 矩传给汽车的驱动轴，当采用电动轮驱动时，传动 装置的多数部件常常可以忽略。 5. 行驶装置 行驶装置的作用是将电动机的驱动力矩通过车 轮变成对地面的作用力，驱动车轮行走。它同其他 汽车的构成是相同的，由车轮、轮胎和悬架等组成。 6. 转向装置 专用装置是为实现汽车的转弯而设置的，由转 向机、方向盘、转向机构和转向轮等组成。
2.3.1 电动汽车的总体构造 一般由四部分组成： 1. 电动机 电动机是电动汽车的动力装置。其作用是产生动力， 通过传动系驱动车轮使汽车行驶。 电动机主要有直流电动机和交流机两类。 2. 底盘 底盘作用是支承、安装电动动机及其各部件、总成， 形成电动汽车的整体造型，并接受电动机的动力， 使汽车产生运动，保证正常行驶。 底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组 成。
雷诺科技信息系统部主任FrancoisPistre先生： "选择象SDRC这样世界级的软件供应商，与马特拉 一起参与我们车辆工程，将会帮助我们在雷诺成功 地进行前所未有的、最广泛的产品设计及生产环境 重组工作。融汇SDRC与马特拉的丰富的汽车专业 经验以及来自双方的广泛的先进设计/制造技术， 将使雷诺受益匪浅。这对保持雷诺在当今市场上的 强有力的竞争地位是至关重要的。"