城市规划论文发表试析电动车动力系统的设计与实现

　　摘要：随着能源危机的日益严重以及人们环保意识的不断增强，研究开发清洁、节能和安全的汽车成为汽车工业发展的方向。电动汽车根据电动机驱动车轮方式的不同可以分为集中电机驱动形式与电动轮驱动形式。相比较集中电机驱动，轮边驱动控制方便、结构紧凑，整体重量可以得到很好的改善。鉴于集中电机驱动形式与电动轮驱动形式的明显不足，本文开发了一种新型电动客车动力系统。

　　1.电动客车轮边驱动系统

　　在早期开发的电动轿车和电动客车上，为了缩短电动汽车的开发时间，主要集中力量研究和开发电动汽车的电气单元技术装备，充分利用已有内燃机轿车或客车的驱动系统和底盘以及已有的总成来加速电动汽车的开发。电动机本身具有调速的功能续保留内燃机汽车必须使用的变速箱就显得累赘了。为了减轻电动汽车的整车质量，出现了电动机轴与驱动轴相互平行的驱动形式。这样的设计能充分利用电动机的调速特性，简化驱动系统的结构，使电动汽车的驱动系统能够更加简化和紧凑。

　　由于轮毂电机的引入，整车的非簧载质量显著增加(一般增加约15kg) ，而且由于电机力矩波动直接作用车轮(或者经过减速机构)，在特定大扭矩转速区间，容易引起悬架前后方向的共振：与集中电机和传统内燃机相比，轮边驱动系统电机重心位置低，且存在相互旋转表面，因此密封困难，整车涉水能力不强;轮边驱动系统的轮毂电机一般只经过轮胎一级减振，系统对电机允许最大振动加速度要求大，疲劳寿命要求高;由于轮毂电机转子构成了车轮的转动惯量，影响了车辆的加速性能。相比而言，轮边驱动电动车具有独特的优势，这也是国内外各大汽车生产商和研究机构热衷于此的一个重要原因，自20世纪初保时捷开发第一辆轮边驱动电动车以来，由于驱动电机及控制技术进步，悬架设计理论的成熟，轮边驱动系统在轻量化、一体化、高效率化取得很大进步。因此本设计也主要针对轮边驱动系统展开必要的分析与研究。

　　主体思路为，由于客车属于大型运载车辆，因此设计时应尽量减轻整车的机械部分的重量，以提供更大的云在空间，用电子控制方式代替机械传动控制方式，尽量补偿电动客车在电池上的重量与加工成本，尽量做到人们所需要的经济性与节约性。

　　2.轮边驱动系统新方案研究

　　通过与不同驱动源的组合，轮边驱动系统可以应用在不同形式的电动车上，驱动方案有多种形式，具体可以分为4轮轮边驱动型、2常规驱动轮+2轮边驱动轮、2前轮短半轴加轮毂电机+2后轮轮边驱动和短半轴形式。

　　按照轮边驱动系统的结构特点可以分为常规固态连接型、动态吸振型、短半轴型、盘型等。

　　常规固态连接型由于受到功率密度、齿槽效应、磁性材料特性和轮辋空间尺寸的限制，提供转矩功率的空间非常有限。

　　短半轴型由于将轮毂电机悬置于车身上，从而转化为簧载质量，从根源上解决了非簧载质量过大问题，但是由于增加了短半轴及相应连接部件，成本相应增加，传动效率稍微降低，将是未来发展的一个重要方向。

　　盘型主要采用盘式电机。盘式电机能够将定子转化为簧载质量，因此明显改善车辆的垂向性能，但是由于转子和车轮之间需要一个短半轴，成本增加;同时由于转子和定子之间存在不对中，提高了设计难度。

　　在现有的技术前提下，采用轮边直驱电机是能够满足大型运载客车的动力需要的，而国内已经具有成熟的技术，使单体永磁无刷电机的功率最高达到400KW的记录，为解决非簧载质量的缺陷，永磁无刷电机无疑是最佳的选择。传统车辆内燃机输出能量的约10%在车轮传递过程中损失，本设计中轮边直驱电机不紧不会浪费能量的传递损失，而且重新设计能量回收系统，对制动的动作做了部分研究，通过无级变速调速系统，使制动浪费的能量，通过发电机对其回收。

　　3.轮边驱动系统电路设计

　　针对大功率运载客车，无疑需要提供更加充足的动力，其关键部分在于电子控制电路的设计，本设计采用双中央处理器方式，将电能直接转化为轮毂上的转矩，从而使客车具有良好的动力性能。

　　在电池组的选择上，选用先进的里聚合物电池作为动力源，在当今的社会，锂聚合物电池也是锂离子电池的一种，它具有其他很多电池不可比拟的特性：

　　①工作电压高，锂离子电池的工作电压在3.6V，是镍镉和镍氢电池工作电压的三倍。

　　②比能量高。锂离子电池比能量目前己达140Wh/kg，是镍镉电池的3倍镍氢电池的1.5倍。

　　③循环寿命长。目前锂离子电池循环寿命已达1000次以上，在低放电深度下可达几万次，超过了其他几种二次电池。

　　④自放电小。锂离子电池月自放电率仅为6 8%，远低于镍镉电池(25～30%)及镍氢电池(30～40%)。

　　⑤无记忆效应。可以根据要求随时充电，而不会降低电池性能。

　　⑥对环境无污染。锂离子电池中不存在有害物质，是名副其实的“绿色电池”。

　　由于锂聚合物电池电池组的体积庞大，所以选择设计在乘客座位下车身的底部，这样可以节约出一定的空间来承载乘客，如果客车运用在城市公交系统中，也能提供更加方便的交通出行。

　　充电时选择固定充电站，搭配车载平衡充电系统，对电池进行快速充电，有资料记载，如果使用快速充电，锂聚合物电池电池汽车可以在lO分钟之内，即可达到电池容量的80%，这无疑为乘客提供更多宝贵的时间。

　　机械连接机构中，则包含刹车片制动刹车以及无级变速发电机系统的减速机构。配合曲线调节工能将本会浪费的能量更好的利用起来. 4. 能量回收系统公交车辆向大型化发展由于传统铰接式的大型公共汽车占地面积较大，转向半径大.运行不灵活，己在些大城市部分线路退出营运，并逐步被11～1 2米长、载客100～120人左右的大型城市客车所替代。例如：双层巴士成功地解决了载容量大与转向灵活这对矛盾.以其良好的车内视觉效果，成为乘客旅游观光喜爱的交通工具。

　　通过无级变速系统齿轮传动比的改变，就可以相应的得到传到发电机上能量的变化，刹车制动与发电机能量的比值，也可以成为“能量回收比”，该比值越大，表明发电量越少。反之则表明变速系统里主动轮偏大，获得更大的齿轮比，从而获得更多的回收能量。

　　5.结束语

　　在当今面临的环境问题、人口问题、能源问题的今天，开发新型节能环保能源已经成为人们日益关注的焦点，本文针对电动客车动力系统进行分析设计，其中未能进行局部分析与计算，但都是在当代科技条件允许的条件下进行思考，凭借现如今拥有的科学技术，进行革新设计才是最为现实的，也是比较容易达到的目标。