淺談電動汽車結(jié)構(gòu)布置及設計

【摘要】隨著現(xiàn)代城市交通行業(yè)的不斷發(fā)展，汽車逐漸成為人們工作和出行中相對重要的一種運輸工具，不僅能夠縮短出行時間，也給使用者帶來較為明顯的享受，保證人們生活質(zhì)量得到提升。電動汽車的研發(fā)和設計在汽車行業(yè)中得到了越來越普遍的重視，本文主要對電動汽車結(jié)構(gòu)布置以及設計方法和理念進行探討，為我國汽車結(jié)構(gòu)的自主創(chuàng)新和汽車行業(yè)的發(fā)展奠定夯實的理論基礎(chǔ)，提供一定的市場參考價值。

【關(guān)鍵詞】電動汽車；結(jié)構(gòu)布置；設計探討

在經(jīng)濟社會不斷發(fā)展的影響下，當前汽車保有量已經(jīng)超過了10億數(shù)字，新增的使用車輛數(shù)量更是逐漸上升，而由此引發(fā)的環(huán)境污染、能源損耗問題得到了越來越多領(lǐng)域的重視。根據(jù)相關(guān)預測來分析，地球存在的石油資源只能夠維持在100年左右，汽車發(fā)動機誘發(fā)的排氣量在空氣污染源中占據(jù)的比例也逐漸上升，因此，電動汽車結(jié)構(gòu)布置和設計研究工作具有現(xiàn)實的意義。

一、電動汽車基本結(jié)構(gòu)分析

（一）基本結(jié)構(gòu)

電動汽車系統(tǒng)主要由電力驅(qū)動子系統(tǒng)、主能源子系統(tǒng)、輔助控制子系統(tǒng)等三個不同的子系統(tǒng)組成。

其中電子驅(qū)動子系統(tǒng)由電動機、電子控制器、功率轉(zhuǎn)換器、機械傳動裝置和驅(qū)動車輪組成；主能源子系統(tǒng)由主電源、充電系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)構(gòu)成；控制動力轉(zhuǎn)向、控制溫度變化、輔助動力供給等是輔助控制子系統(tǒng)的功能；由于電動汽車進行制動時，電源會吸收再生制動動能，但是這個時候的功率流方向是相反的，所以功率轉(zhuǎn)換器的作用主要是調(diào)節(jié)電源與電動機之間形成的功率。輔助控制子系統(tǒng)結(jié)合電子控制器發(fā)出的控制指令和制動踏板輸入、加速踏板輸入的相關(guān)信號一起來控制功率轉(zhuǎn)換器的功率裝置。

（二）電驅(qū)動的結(jié)構(gòu)形式

因為不同類型的電動汽車電力驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同，按照電力驅(qū)動系統(tǒng)之間的區(qū)別，可以將電動汽車分為六種不同的類型。包括靠差速器、變速器、電動機、以及離合器等運轉(zhuǎn)的電動發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的燃油車，來實現(xiàn)轉(zhuǎn)變和發(fā)展的電動車舉例，其中變速器是有著不同速比的齒輪機構(gòu)，駕駛員能夠確定不同的變速比，并將力矩傳遞給車輪。離合器的工作作用則主要是接通和切斷車輪與電動機之間的傳遞，是傳遞的動力；其次，若利用有著固定速比的減速器來替代離合器，則能夠降低機械傳動裝置的實際質(zhì)量以及體積。這類電動汽車的電力驅(qū)動系統(tǒng)則是由有著固定速比的減速器、電動機、差速器構(gòu)成，因為不具有可以變換的變速檔位、離合器，從而無法提供較為理想的轉(zhuǎn)速或者轉(zhuǎn)矩特性，不適用發(fā)動機燃油汽車。

（三）儲能裝置結(jié)構(gòu)類型

選擇不同的儲能裝置可以構(gòu)成不同的電動汽車結(jié)構(gòu)，包括不同燃料電池、高速飛輪、超大電容器以及不同蓄電池等。首先，電動汽車將蓄電池當成動力源，可以將蓄電池布置在電動車的地盤或者尾部，所選擇的蓄電池需要質(zhì)量好且耐用一些的，并且在汽車工作的過程中能回收比能量。這些能量會對汽車實際的行駛里程產(chǎn)生影響，延長汽車實際行駛的里程。并且比功率也會對汽車的實際爬坡能力和加速性能產(chǎn)生影響。其次，燃料電池需要的氫氣除了經(jīng)過壓縮的氫氣、金屬氫化物、液態(tài)氫的狀態(tài)進行儲存，還能夠在汽油、甲醇等常溫液態(tài)燃料的使用過程中出現(xiàn)。最后，除了使用蓄電池，其實在實際生活中我們還可以利用其它的材料充當儲能設備，只要懂得發(fā)電原理就能輕松搞定，譬如：燃料電池就可以充當這一角色。蓄電池和燃料電池它們各有優(yōu)缺點，蓄電池能夠回收利用，并且提供的功率比較高，燃料電池則有不能回收利用的劣勢，但是它可以提供比較高的動力，如果把兩者結(jié)合使用，就可以很好的規(guī)避它們各自的劣勢，充分使用其優(yōu)勢，最終產(chǎn)生強強聯(lián)合的功效。

二、電動汽車設計過程中需要明確的問題

電動汽車的研究和使用促進了汽車動力裝置的改革新潮，并且對汽車理論、設計、計算等各個系統(tǒng)要求、構(gòu)成方面都有著很明顯的影響，增加了全新的概念、內(nèi)容、思路，在實際設計過程中需要能夠明確以下問題。首先，電動汽車的設計以及使用雖然獲得了較為顯著的進步，但是，其依然屬于“能量短缺”的車輛范疇之內(nèi)，怎樣更好地對車載能量進行使用，這也是實際設計過程中需要考慮的一個核心問題，在設計階段要能夠?qū)ζ嚨闹饕问胶屯緩竭M行利用，城區(qū)道路交通中的輕型載貨車、小客車大都選擇市區(qū)行駛循環(huán)的方式，和公路行駛汽車相比較，其啟動較為頻繁，能量使用效率相對較低，對于加速以及排放要求較高，而對于續(xù)駛里程的要求則相對較低，這就為更好地使用制動回收能量提供可能。在高速公路上面行駛的電動汽車對于續(xù)駛里程和汽車速度要求則相對較高。其次，為了能夠降低小汽車質(zhì)量，電動汽車設計過程中需要考慮的另一個問題則是怎樣才能加大對減速制動回收能量的使用。當前的柴油機車和汽車在進行電動汽車改造過程中存在較大的困難，需要結(jié)合電動汽車的實際特點來設計更加輕盈的地盤以及車身，來滿足電動汽車高性能的要求。最后，電動汽車的價格大都要高于常規(guī)性的汽車，在進行開發(fā)的初期，人們大都試著將汽油車或者是柴油機車來加工改造成電動汽車，為了能夠降低改造過程中所用的成本，在選擇部件的時候要選技術(shù)成熟，節(jié)能的部件；在綜合比較與分析的時候，要能夠確保電動汽車的規(guī)格、性能參數(shù)，選擇混合動力、純電動，明確需要選擇的電池形式、控制方案以及驅(qū)動系統(tǒng)等。

總結(jié)

傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車和電動汽車相比之下，電動汽車最明顯的優(yōu)勢就是能源利用率較高。電動汽車通過火力發(fā)電廠發(fā)電、電機、輸配電以及充電設備的使用，獲得的原始燃料有用能量為20%左右，若使用水能、太陽能以及原子能進行發(fā)電，則利用率會更高。總之，為了能夠提升汽車使用過程中的能源利用率，有關(guān)部門要能夠投入更多的資金、技術(shù)、政策支持，從而保證電動汽車能夠更好地投入到使用中，減少能源損耗，產(chǎn)生更大的經(jīng)濟和社會效益。

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作者簡介

危哲（1987-），男，漢族，江西東鄉(xiāng)人，本科，汽車實訓中心副主任，單位：上海民遠職業(yè)技術(shù)學院，研究方向：汽車運用技術(shù).