淺談大中型純電動客車的總布局設(shè)計

閆立

臨沂大學(xué)機(jī)械與車輛工程學(xué)院 山東 臨沂 276000

引言

國內(nèi)純電動客車主要的是運(yùn)用于城市內(nèi)的公交客車。在這方面 比較成熟的公司就是比亞迪的新能源客車，這種純電動客車在陜西省西安市運(yùn)用非常普遍。加上政府對于新能源客車發(fā)展的大力支持，以及在環(huán)保的大環(huán)境下，給了純電動客車一個非常好的發(fā)展環(huán)境。純電動客車也是各大企業(yè)研發(fā)的重點(diǎn)。雖然說純電動客車是有許多的優(yōu)勢的，但是我國對于純電動客車許多技術(shù)問題還是很難去解決。例如電動客車的蓄電池的價格過高、壽命比較短而且能量密度不大以及外形尺寸是非常大這樣就導(dǎo)致蓄電池的重量過高，從而增加了客車的整車重量以及車內(nèi)空間的大小。而純電動客車的續(xù)航以及動力性問題也是有待解決的。但是純電動客車作為城市內(nèi)的公交車使用相比傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)客車還是有相當(dāng)大的優(yōu)勢的。因此利大于弊，我國主要企業(yè)的純電動客車自主品牌項目將在很大程度上實(shí)現(xiàn)彎道超車的。

國外也是有很多發(fā)展比較成熟的純電動客車企業(yè)，比如說法國的雪鐵龍、日產(chǎn)雷諾、斯巴魯以及大眾公司。而國外純電動客車的主要優(yōu)勢就是在于客車的底盤技術(shù)，例如德國新能源客車，以及純電動客車的蓄電池的能量密度、尺寸以及動力技術(shù)，例如日本的鋰電池產(chǎn)業(yè)，具有高能量密度、小尺寸重量輕以及動力強(qiáng)勁和續(xù)航能力強(qiáng)的主要特點(diǎn)。這些技術(shù)都是值得我們借鑒和學(xué)習(xí)的。

1 純電動客車的工作原理以及動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

純電動客車的工作原理是利用高效率可充電的蓄電池（鋰電池、鉛酸電池以及鎳氫電池等）作為客車的動力來源，有了動力來源后可以驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)動利用電機(jī)這樣一個動力裝置可以將蓄電池提供的電能成功的轉(zhuǎn)化為機(jī)械能從而利用變速裝置（變速箱）可以實(shí)現(xiàn)在不同的檔位驅(qū)動客車的行駛。而純電動客車是可以分為兩種，一種是純蓄電池作為動力源的電動客車以及裝有輔助動力源的電動客車。前者只是裝置了蓄電池組，而他的動力傳輸系統(tǒng)以及電力組成為蓄電池組通過電力連接和電池變速器相連接，而電池變速器則通過電力連接和電動機(jī)相連接，電動機(jī)和傳輸系統(tǒng)是通過機(jī)械相連接的（傳輸系統(tǒng)主要指的是傳動軸以及萬向傳動軸）從而可以實(shí)現(xiàn)動力輸出。最后傳動系統(tǒng)則是通過機(jī)械連接和車輪相連接驅(qū)動車輪的旋轉(zhuǎn)從而驅(qū)動車輛的行駛。而電池變速器和電動機(jī)之間是屬于電力傳輸，而電動機(jī)和車輪之間是實(shí)現(xiàn)了動力傳輸?shù)?，這樣就可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的動力傳輸。

而裝有輔助動力源的純電動汽車是在純電動汽車上加了一個輔助動力源（比如說超級電容、發(fā)電機(jī)、或者太陽能電池板等），所以這樣的設(shè)計可以有效的增加汽車的續(xù)航里程。而裝有輔助動力源的純電動汽車的電力以及動力傳輸系統(tǒng)的設(shè)計方法是基于純蓄電池作為動力源的電動客車的基礎(chǔ)上在電流變速器上通過電力傳輸并聯(lián)一個發(fā)動機(jī)—發(fā)電機(jī)組或者超級電容從而可以增加客車的續(xù)航里程。

2 電動客車的總體布局設(shè)計

總體布局主要是分為三個模塊，分別是輔助模塊、車載電源模塊以及電力驅(qū)動模塊。輔助模塊結(jié)構(gòu)組成為：駕駛室顯示操作臺將控制信號通過電力設(shè)備傳輸?shù)捷o助裝置。而方向盤的轉(zhuǎn)向信號通過電力傳輸傳向動力轉(zhuǎn)向裝置，動力轉(zhuǎn)向裝置則和駕駛室顯示操作臺相連接。最后輔助動力源為動力轉(zhuǎn)向裝置以及輔助裝置提供電能。車載電源模塊的結(jié)構(gòu)組成為：蓄電池作為主要電力來源，而電流通過充電控制器給蓄電池電源充電。而能量控制系統(tǒng)和充電控制器和蓄電池電源箱連接，蓄電池也可以給輔助動力源供電，能量管理系統(tǒng)也和輔助模塊的駕駛室顯示操縱臺通過電力裝置相連接，這就是車載電源系統(tǒng)的組成。電力驅(qū)動主模塊的結(jié)構(gòu)組成為：檔位桿的檔位信號、加速踏板的加速信號以及制動踏板的制動減速信號通過電力系統(tǒng)將這三組信號傳輸?shù)街醒肟刂茊卧狢PU中，而CPU將信號進(jìn)行處理后傳輸?shù)津?qū)動控制器中從而給驅(qū)動控制器一個信號，從而控制電機(jī)的加速、減速以及制動，電機(jī)通過機(jī)械連接和機(jī)械傳動裝置相連接從而讓控制車輛的運(yùn)行工況。電力驅(qū)動主模塊的主要功用是將電能轉(zhuǎn)換為車輛行駛過程中的動能，而在車輛減速或者制動的時候又將車輛的動能轉(zhuǎn)換為電能儲存在蓄電池中作為電力儲備為車輛的行駛或者輔助模塊供電。

3 純電動客車的電力驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型

純電動客車的電力驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型有電動機(jī)—驅(qū)動橋組合式驅(qū)動模式、電動機(jī)驅(qū)動橋整體式驅(qū)動模式和輪轂電機(jī)驅(qū)動模式。這里的話我們選用電動機(jī)驅(qū)動橋整體式驅(qū)動模式。因為這種驅(qū)動模式是實(shí)用于城市公交客車。該結(jié)構(gòu)是將電動機(jī)及相應(yīng)的減速器布置驅(qū)動軸上，直接由電動機(jī)實(shí)現(xiàn)變速和差速。這種結(jié)構(gòu)最大的特點(diǎn)為，結(jié)構(gòu)簡單容易實(shí)現(xiàn)更多的功能更容易實(shí)現(xiàn)更大的動力輸出。

4 總結(jié)

從本次設(shè)計我們可以得出純電動客車具有許多的優(yōu)點(diǎn)，例如污染小、噪音小以及結(jié)構(gòu)簡單能量利用率高等。但是我們依然需要攻克很多的技術(shù)難關(guān)，例如續(xù)航里程、成本、充電時間以及蓄電池壽命的問題，依然需要我們投入更大的研發(fā)力度和經(jīng)費(fèi)。