白寧山，侯鎖軍，趙向陽(yáng)，閆君杰

（河南工學(xué)院 汽車工程系，河南 新鄉(xiāng) 453003）

伴隨全球經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展的逐步深入及社會(huì)大眾生活水平的日益改善，近年來(lái)全球各國(guó)越來(lái)越倡導(dǎo)對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，而汽車排放便屬于造成環(huán)境污染的一項(xiàng)重要因素。為了切實(shí)縮減汽車排放，研究人員展開了大量的研究，諸如采用無(wú)鉛汽油、推廣電噴發(fā)動(dòng)機(jī)縮減能耗提升燃燒有效率、應(yīng)用三元催化裝置等等，然而均無(wú)法實(shí)現(xiàn)零排放?，F(xiàn)階段，唯一可實(shí)現(xiàn)零排放的方法即為推廣純電動(dòng)汽車。在此背景下，近年來(lái)一些發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛對(duì)純電動(dòng)汽車展開大力研究，并收獲十分可觀的研究成果。我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)同樣十分重要，并針對(duì)純電動(dòng)汽車研究事業(yè)投入了大量的人力、物力。由此可見，對(duì)燃油汽車改純電動(dòng)汽車開展研究，有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 燃油汽車與電動(dòng)汽車的對(duì)比

（1）燃油汽車與電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)對(duì)比。燃油汽車指的是依托石油產(chǎn)品用以能源，經(jīng)由在內(nèi)燃機(jī)中燃燒釋放出能量以獲取動(dòng)力，并通過(guò)變速器實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)控制的車輛。電動(dòng)汽車指的是依托車載電源所提供的動(dòng)力，借助電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，滿足道路交通、安全法規(guī)一系列要求的車輛。相較于燃油汽車，電動(dòng)汽車是以蓄電池作為能源，通過(guò)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)并結(jié)合調(diào)速器開展速度調(diào)節(jié)。燃油汽車與電動(dòng)汽車在結(jié)構(gòu)上最大的不同在于動(dòng)力系統(tǒng)和能源供應(yīng)系統(tǒng)。燃油汽車改純電動(dòng)汽車最主要的改動(dòng)是用相應(yīng)的蓄電池、電動(dòng)機(jī)、調(diào)速器等相關(guān)設(shè)備對(duì)燃油汽車原本的發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器總成、三元催化裝置、油箱等進(jìn)行取代。值得一提的是，電動(dòng)汽車是無(wú)需排氣管的。

（2）燃油汽車與電動(dòng)汽車使用成本對(duì)比。對(duì)燃油汽車與電動(dòng)汽車使用成本進(jìn)行對(duì)比，燃油汽車相關(guān)成本數(shù)據(jù)——百公里成本=百公里耗油量×百公里成本=10L×6.5元/L=65元；電動(dòng)汽車相關(guān)成本數(shù)據(jù)——百公里成本=百公里耗電量×百公里成本=25kWh×0.6元/L=15元。另外，將燃油汽車改裝成電動(dòng)汽車還可顯著縮減CO2排放量。由此表明，電動(dòng)汽車不論在經(jīng)濟(jì)效益還是在社會(huì)效益上都顯著優(yōu)于燃油汽車。

2 電動(dòng)汽車不同系統(tǒng)的選擇

（1）蓄電池的選擇。蓄電池選擇主要參數(shù)包括蓄電池種類、蓄電池容量及蓄電池電壓等相關(guān)內(nèi)容。選擇過(guò)程中，一方面要考慮汽車改裝后的動(dòng)力性指標(biāo)，一方面要考慮汽車改裝后的性價(jià)比。鉛酸電池憑借其技術(shù)發(fā)展相對(duì)完善，比功率也相對(duì)大，同時(shí)成本較低，所以得到了較為廣泛的推廣。同時(shí)，鉛酸蓄電池有著較高的電壓，在相應(yīng)功率前提下，電流相對(duì)小，有助于縮減線路的功率損失，另外在安全性及電子元件性能的影響下，電壓同樣不宜過(guò)高，通常不可超過(guò)240V。蓄電池種類選擇完畢后，蓄電池容量與蓄電池質(zhì)量呈正相關(guān)關(guān)系，并且伴隨蓄電池容量的提升，還可使汽車?yán)m(xù)駛里程得到提升，不過(guò)蓄電池質(zhì)量提升還受到汽車空間結(jié)構(gòu)及底板承載水平的制約，因而蓄電池容量同樣不宜過(guò)高。

（2）電動(dòng)機(jī)的選擇。電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)各項(xiàng)參數(shù)分別由電動(dòng)機(jī)種類、電動(dòng)機(jī)額定功率及電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速等組成。對(duì)于電動(dòng)汽車特征而言，主要包括：①應(yīng)當(dāng)具備過(guò)載能力強(qiáng)、瞬時(shí)功率高、加速性能優(yōu)、使用周期長(zhǎng)等特征；②應(yīng)當(dāng)具備相對(duì)高的轉(zhuǎn)速，從而確保汽車可于平坦道路上實(shí)現(xiàn)快速行駛；③汽車減速過(guò)程中可達(dá)成再生制動(dòng)，對(duì)電能予以回收并反饋至蓄電池，確保汽車具備最理想能量的利用率；④汽車運(yùn)行期間，具備良好、穩(wěn)定的效率，從而提升汽車單次充電的行駛里程；⑤具備過(guò)載保護(hù)功能。除此之外，還要求電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)要具備極佳的可靠性，可于相對(duì)惡劣的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，結(jié)構(gòu)不宜太過(guò)復(fù)雜，適用于批量生產(chǎn)，使用維修便捷等特征。例如，選擇永磁同步無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)用以改裝的動(dòng)力系統(tǒng)。汽車設(shè)計(jì)時(shí)速最高為50km/h，可計(jì)算得出電動(dòng)機(jī)的額定功率，公式如下：

其中，m指的是車的重量；f指的是滾動(dòng)摩擦系數(shù)；Cp指的是風(fēng)阻系數(shù)；A指的是迎風(fēng)面積；Vmax指的是汽車最高設(shè)計(jì)時(shí)速；ηT指的是轉(zhuǎn)動(dòng)速率。

汽車設(shè)計(jì)常規(guī)時(shí)速最高為30km/h，可計(jì)算得出電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，公式如下：

其中，ig指的是傳動(dòng)比；i0指的是主減速比；Vn指的是汽車設(shè)計(jì)常規(guī)時(shí)速；r指的是滾動(dòng)半徑。

（3）調(diào)速器選擇。在對(duì)調(diào)速器進(jìn)行選擇過(guò)程中，第一步要考慮對(duì)電動(dòng)機(jī)功率要求予以滿足；其次，還應(yīng)當(dāng)考慮調(diào)速器可結(jié)合汽車行駛要求，依據(jù)預(yù)定的調(diào)速邏輯對(duì)電動(dòng)機(jī)開展調(diào)節(jié)。

3 燃油汽車改純電動(dòng)汽車實(shí)例研究

以某汽車品牌老款轎車改純電動(dòng)汽車為例，自外觀上而言，汽車經(jīng)改造后并不會(huì)發(fā)生顯著變化，但憑借其極低的行駛噪音，便讓人們迅速發(fā)現(xiàn)它與燃油汽車的不同之處。汽車改造過(guò)程中，需要將原車的發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器總成、三元催化裝置、油箱、排氣管等一一拆除。電動(dòng)機(jī)經(jīng)由定制的適配盤與變速器開展連接。重新裝置的電源控制單元對(duì)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)開展調(diào)節(jié)。50kW的控制器，可將電池300V直流電轉(zhuǎn)化成240V三相交流電，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。將電池組設(shè)置于車底板下方，數(shù)十個(gè)鉛酸電池單元被分組安放，平均劃分成兩組，總計(jì)可形成300V的直流電源。

電機(jī)同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵、水泵及空調(diào)壓縮機(jī)等驅(qū)動(dòng)。因?yàn)槌Ｒ?guī)的發(fā)動(dòng)機(jī)已被拆除，所以要想實(shí)現(xiàn)制動(dòng)阻力的功能，則應(yīng)當(dāng)再添加一個(gè)真空泵，從而為阻力提供真空源保障。采用常規(guī)自動(dòng)變速器換擋裝置取代原本的手動(dòng)換擋桿，同時(shí)將變速器固定設(shè)置于2擋，與此期間，換擋裝置只是內(nèi)部裝置的小開關(guān)，用以調(diào)節(jié)汽車的前進(jìn)或者倒退。為了提高汽車的安全性能，油門裝置可選取雙電位計(jì)措施?？刂破饕徊?duì)兩個(gè)傳感器信號(hào)進(jìn)行接收讀取，同時(shí)對(duì)它們形成的油門位置信號(hào)一致與否進(jìn)行評(píng)定。倘若存在兩個(gè)有區(qū)別的油門位置信號(hào)，系統(tǒng)便會(huì)停止運(yùn)行。于汽車暖風(fēng)系統(tǒng)中增加一個(gè)電加熱裝置，從而為暖風(fēng)提供熱源。將充電接口取代原本的加油口，可直接連接外界240V或者120V電源進(jìn)行充電。同時(shí)，還裝置一個(gè)備用的電磁感應(yīng)充電插口；另外選取電壓表或者電量表取代處在后牌照架后方油量表，以對(duì)汽車電池電量進(jìn)行監(jiān)控。

本燃油汽車經(jīng)電動(dòng)化改裝后，續(xù)駛里程可達(dá)到90km，百公里加速僅需15s，電池總重量為600kg，再充電耗電量為15kWh，電池使用周期為4～5年。同時(shí)，運(yùn)營(yíng)成本相比于原本燃油汽車得到顯著降低。即便每次續(xù)駛里程不夠長(zhǎng)，然而針對(duì)多數(shù)情況下在城市內(nèi)行駛的駕駛員，該種改裝明顯具備較大的優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，伴隨全球生態(tài)環(huán)境污染及能源危機(jī)問(wèn)題的越來(lái)越嚴(yán)峻，尤其是伴隨電動(dòng)汽車相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，使電動(dòng)汽車所具備的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越凸顯。結(jié)合國(guó)內(nèi)外汽車技術(shù)發(fā)展形勢(shì)而言，有著環(huán)保優(yōu)勢(shì)的綠色汽車勢(shì)必成為今后汽車的發(fā)展方向，純電動(dòng)汽車憑借其零排放的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，將在其中扮演十分重要的角色。鑒于此，相關(guān)人員務(wù)必要不斷鉆研研究、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高對(duì)燃油汽車與電動(dòng)汽車對(duì)比的有效認(rèn)識(shí)，強(qiáng)化對(duì)電動(dòng)汽車不同系統(tǒng)選擇的全面分析，不斷促進(jìn)燃油汽車改純電動(dòng)汽車的順利進(jìn)行。

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