你是否想换个电动汽车,但你对电动汽车了解多少呢?
2019-12-27 00:31:02   

由于当今面临能源短缺的严重问题,世界各大汽车厂都在投入大量的资金研究纯电动车,与世界其他汽车厂相比来说,中国的汽车制造业还有很长的一段路要走,在纯电动车方面,日本的技术现在在世界正处于领先地位,早在九几年日本丰田的Prius就已经达到了批量化生产的条件,并且日本打算在2030年实现全国纯电动车的普及,而中国在混合动力方面也才刚刚起步,与日本在纯电动技术方面相差约十年的时间,如何缩短与这些先进汽车厂的差距成为了我们每天思考的问题。

对于纯电动车,我个人认为首要解决的就是电池问题,如何让电池拥有储能大、充电快、次数多、无污染、重量轻、安全可靠等特性,这是工程师们所要突破的难关。由于电动机取代了发动机,从而整车的质量分布有了新的变化,在汽车尾部加装的巨大的电池却加重了整车后部的重量,当汽车爬破时,由于安装在发动机舱的电动机质量轻,使前轮(驱动轮)与地面间无法提供足够的摩擦力,再加上电机输出的扭矩远远小于发动机的原因,使纯电动车在爬坡角度上受到限制。

作为一个代步工具,消费者最关注的就是巡航里程,用多长时间充满电,充满电能跑多远,这是消费者评价一个电动车最基本的标准,如何在相同电量的基础上提升纯电动车的巡航里程,这就要从各个方面去研究。我们都知道如果减轻一个车的重量,这样整车与地面的摩擦力就会减少,只需少许的动力就可以是车前行,作为纯电动车,只有两个部分是影响整车重量的因素——车身和电池,由于现在的电池技术的制约,从减轻电池自重、提高储电能力等方面是无计可施的,所有只能通过降低车身重量来降低整车重量,这便给车身结构设计带来了极大的挑战,如果采用超轻材料作为车身材料,虽然降低了车身的重量,但由于超轻材料的价格昂贵,使整车成本加大。我们只能从缩小车身结构的方向出发,将汽车小型化,三厢变两厢、两厢变一厢,我个人认为,作为纯电动代步工具,一厢车具有着更大的市场竞争优势在里面,整车外形结构可以参考奔驰的Smart,面临当今交通拥堵、停车难的问题,小型车可以更从容的面对这些问题,合理的安排电池的布置位置,可以更好的提升车内空间的使用率,由于电动车取消了进气和排气总成,从而使底盘空间大大加大,可以将电池分散布置于底盘的各个部位,目前丰田的Prius就是采用电池分散布置的形式,由于车型的小巧,在相同电量和相同电机扭矩的条件下,可以更有效的提升整车的巡航里程能力,并且可以提高整车的加速能力,缩短0到100km/h的加速时间,目前电动车主要是在城区内使用,所以在车速上不必追求过高,一般在80km/h以下,美国对电动车的限速要求是不能高于50km/h,但应该具有短时的加速能力,这样便于超车以及快速通过十字路口和铁路等交通枢纽。

如何降低风阻系数也是提升巡航里程的一个有效手段,小的风阻系数可以降低气流对汽车行进时的阻力,从而使电动机的工作效率提高,减小电机的耗电量,从而提高电池电量的使用时间,目前本田的飞度是两厢车里风阻系数比较小的一个,可以作为参考数据,从美学角度分析,流线型的车身更给人一种动感,满足年轻消费者对运动感的追求。

由于没有发动机这个巨大的振动噪声源,以往次级的噪声源可能就会成为主要的噪声源,各种辅机设备噪声与振动的成分不尽相同,有的是宽带随机噪声与振动,有点产生窄带和单频噪声与振动,对于纯电动车的NVH工作,我们需要从新的角度去分析和解决,纯电动车的主要噪声源可分解为电动机的高频电机噪声、电机散热风扇噪声、风噪声、电池散热风扇噪声、轮胎噪声、车身的结构噪声以及路面激励轮胎通过悬架传导到车身振动引起的噪声。振动源主要是路面激励通过轮胎-悬架系统传导到车身上引起的振动和电机运转时的转子系统不平衡力产生的振动。在低速时,主要是轮胎噪声占主要成分,影响轮胎噪声的因素主要是路面材质、温度、湿度、轮胎橡胶材质、胎纹、胎压、轮胎型号等因素。在高速时,主要是风噪声,将车速设计成流线型,既可以减少风噪,又可以降低风阻系数,提高续航里程。在加速过程中,电机的高频的气隙噪声明显,并且随着电机转速的提高而变大,电机的空气动力噪声有涡流噪声和笛鸣噪声两种,涡流噪声主要是由于转子和风扇引起的令却空气湍流在旋转表面交替出现涡流引起的,其频谱范围较广;笛鸣噪声是通过压缩空气或空气在固定障碍物上擦过而产生的即“口哨效应”。电机内的笛鸣噪声主要是径向通风沟引起的,旋转电机的空气动力噪声是不可避免的,他与转子表面圆周速度、表面形状、风扇空气动力特性和突起的零部件形状有关。在停车时,风扇噪声是主要噪声源,需要采用更有效的电机冷却方案。

目前,如何提高能量的回收再利用成为一个新的技术话题,现在主要是对制动能量的回收,即当车在减速滑行或者制动过程中,通过车体向前的惯性,利用电动毛刷回收制动和降速过程中的能量,重新以电能的形式充到电池当中,完成充电过程,但效率较低,回收的能量较小。寻求新的能量回收方案迫在眉睫,由于汽车在路上行驶,受到路面条件的制约,路面会对整车产生源源不断的激励,只是所受激励大小不同而已,车身在激励的过程中会产生振动,如何利用车身振动产生新的能量呢?这便是我们可以研究的方向,之前曾看过一篇文章,里面介绍了关于利用悬架系统的振动来发电的原理和构造,读完以后发现对于电动车自发电系统的研究有很大的帮助,此文中主要阐述了利用悬架减震器中的阻尼液的上下运动,通过进出泵体,利用液压原理驱动发电机旋转发电,将电能充到电池当中。

由于电动车没有了发动机的咆哮声,对于追求动力性感觉的消费者可能无法满足,这就需要对电动车车内噪声进行重新的定位,以往都是降低车内噪声,因为在满足消费者对动力性主观感觉的前提下,发动机噪声可能会影响车内乘员的语言清晰度指标,并且成为噪音危害,而如今的电动车,却不存在以上的问题,在车平稳行驶过程中,你感觉不到车本身发出的声音,只有路面和气流产生的噪声,是否应该考虑在电动车上加装另外一套音响设备,用来满足驾驶员的驾驶感觉,但应做好屏蔽,以免辐射到车外造成噪声污染。

由于电动车所有的动力来源都是电池,转向、制动、ECU、ABS等电器元件都要依赖电源提供所需能量,这是一个很重要的安全问题,如果当车在行驶过程中突然断电又无法正常起动,那车辆就会面临失去助力转向、刹车、甚至侧滑等危险,关键部件应采用机械助力和液压制动方式。并且车上大灯以及车内电器设备的用电也是需要解决,如何增大储电能力,降低电器设备的用电量,在电池快用完时给与警告提示,并给驾驶人员以充足的时间将车开到最近的能量站进行充电,以防止车抛锚在半路上,最好可以安放一套备用电系统,电量和体积不必过大,只是起到一旦主电池无法正常工作,不至于使车上的用电设备停止工作。

作为纯电动车,电池技术还是最主要的也是最关键的技术难关,如何克服电池体积大、储电能力低、受环境因素影响大、成本高等诸多问题,这就需要电池厂商和国家共同努力,纯电动车利国利民,对资源的可持续性发展有着深远的影响。

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