皮卡车改装电动汽车动力系统的匹配设计

2024年4月4日发(作者：2018款奥迪a4l)

２０１０年第３１期　

（总第１６６期）　

南妻懒紊　（ＣｕｍｕｌａｔｉｖＮＯ．ｅｔｙＮ３Ｏ１．２０１０　

１　６６）　

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皮卡车改装电动汽车动力系统的匹配设计　

支０　冈０，支０传涛　

（沈阳理工大学应用技术学院装备制造分院，辽宁沈阳１１００００）　

摘要：纯电动汽车是新能源汽车的重要发展方向。用现有汽　（３）汽车减速时能实现再生制动，将能量回收并反馈回蓄　

油车底盘改造成纯电动汽车的关键是如何选用电机驱动系　

统，使之能较好地与被改造的底盘相匹配。文章通过改装一　

款老式皮卡汽车底盘成纯电动汽车，选择合适的动力系统，为　

普通汽油车改装电动车提供参考。　

关键词：纯电动汽车；汽车底盘；电机驱动系统；皮卡汽车改造　

中图分类号：Ｕ４６１　文献标识码：Ａ　

文章编号：１００９—２３７４（２０１０）３１—００１９—０２　

现在，汽车能源、污染问题越来越被世界各国重视。纯电　

动汽车是一种很有发展前景的新能源汽车。若重新设计电动　

汽车，研发成本高，如用现有汽车底盘改装，也是很好的一种　

方案。本文将ＧＭＣ—ＳＯＮＯＭＡ皮卡车底盘改为电动驱动，　

取得了一定效果，证明其可行、有效。　

１　改装电动车的总体方案设计　

设计中将原有汽车的发动机系统、离合器、变速箱及附属　

件、仪表板拆除，保留底盘其它部分。为减轻车重，将车壳去　

掉，改敞蓬。电动汽车总体布置如下图所示：　

图１电动汽车总体布置图　

改装的汽车动力系统以电控单元为控制核心，选蓄电池　

为电源，电动机为动力，经减速器减速增扭，通过万向传动轴　

将动力传递到后轮驱动桥，产生驱动力。因此，选电动机及控　

制系统是关键。　

２电动汽车动力系统的选择　

２．１　电动汽车电动机的基本要求　

（１）应具有瞬时功率大，过载能力强（过载系数３～４），　

加速性好，寿命长的特点。　

（２）有较宽的调速范围。在恒转矩区，要求低速运行时有　

较大的转矩，以满足起动和爬坡的要求；在恒功率区，要求低　

转矩时有较高转速，以满足汽车在平坦路面高速行驶的要求。　

电池，使电动汽车有最佳能量的利用率。　

（４）在运行过程中，具有高效率，以提高单次充电的行驶　

里程。　

（５）有过载保护功能。　

另外，还要求电动汽车用电动机可靠性好，能在较恶劣的　

环境下长期工作，结构简单，适应批量生产，运行噪声低，使用　

维修方便，价格便宜等特点。　

２＿２　电动汽车用电动机的种类和控制方法　

２．２．１　有刷直流电动机有刷直流电动机的优点是控制　

简单、技术成熟，有交流电机不可比拟的控制特性。但电刷和　

机械换向器，限制了其过载能力与转速的再提升。如长时间　

运行，要经常维护，更换电刷和换向器。另外，由于损耗主要　

存在转子上，散热难，限制了电机转矩质量比的进一步提高。　

鉴于以上缺陷，新研制的电动汽车上已不采用。　

２　２．２交流三相感应电动机交流三相感应电动机应用　

较广，无相互接触的滑环、换向器，结构简单，可靠、耐用，功率　

范围广，转速可达１２０００～１５０００ｒ／ｍｉｎ。它可采用空气冷却　

或液体冷却，环境适应性好，能实现再生反馈制动，与同功率　

的直流电动机相比，效率高，质量轻，价格便宜，维修方便。但　

它不能直接用蓄电池供电，还有非线性输出特性。因此，若电　

动车用它驱动，需用逆变器中的功率半导体器件，将直流电变　

为频率和幅值都可调的交流电来实现控制。其耗电量也较大，　

转子易发热，在高速运转时要保证冷却，否则会损坏电机。交　

流三相感应电动机的功率因数低，使得变频变压装置的输入　

功率因数也较低，因此需采用大容量的变频变压装置。其控　

制系统造价远高于电动机本身造价，增加了电动汽车的成本，　

另外其调速性也较差。　

２．２．３永磁无刷直流电动机　

（１】永磁无刷直流电动机的基本性能。永磁无刷直流电　

动机是一种高性能的电动机。其最大特点是有直流电动机的　

外特性而没有电刷滑环、换向器组成的机械接触结构，采用永　

磁体转子，无励磁损耗。电枢绕组装在外面定子上，散热容易，　

因此，永磁无刷直流电动机无换向火花和无线电干扰，寿命　

长，运行可靠，维修简便。由于其转速不受机械换向的限制，　

若采用空气轴承或磁悬浮轴承，转速每分钟可达数十万转。　

永磁无刷直流电动机系统有更高的能量密度和效率，在电动　

汽车中有很好的应用前景。　

（２）永磁无刷直流电动机的控制系统。典型的永磁无刷　

一

】９一　

２０１０年第３１期　

ｆ总第１６６期）　

冬煮憔誊　（ＣｕｍｕｌａｔｉｖＮｅＯ．ｔｙＮ３Ｏ１．２０１０　

１　６６）　

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２０ＣｒＭｎＴｉ轴齿轮热处理与切削加工性的探讨与应用　

于春艳　

（辽宁冶金技师学院机电系，辽宁本溪１１７０００）　

摘要：文章针对低碳合金钢在制造承受冲击载荷作用的齿　

材料的切削加工性主要指被切削的难易程度、材料被切　

轮或齿轮轴时，既要满足表硬心韧，又要具备良好的切削加　

削后的表面粗糙度及刀具的使用寿命等几个方面。　

工性能这一课题，提出了对该件制造工艺路线的改进措施。　

钢的切削加工性的好坏与其化学成分、金相组织和机械　

关键词：金属材料：热处理；金相组织加工性　

性能有关。在确定了化学成分之后，如何通过热处理的方法　

中图分类号：ＴＧ１６２　文献标识码：Ａ　

来改变钢的金相组织和机械性能是改善钢的切削加工性的重　

文章编号：１００９—２３７４（２０１０）３１—００２０—０２　

要途径之一。　

不同成分的钢在不同热处理状态下，显示不同的金相组　

１　热处理与切削加工性简介　

织和机械性能，它们对钢的切削加工性有极其重要的影响。　

下面就２０ＣｒＭｎＴｉ轴齿轮的加工制造过程来阐述它的热　

通常，在机械零件产品设计与制造过程中，常把根据零件　

处理与切削加工性的关系。　

在具体工作条件下合理选择材料看成是一项十分重要的工　

作。经实践检验，根据所选择的材料如何合理安排该零件在　

２该零件的设计结构及技术　

加工制造过程中的热处理与切削加工性的关系的工艺路线，　该零件的设计结构及技术要求如下：　

也是不可忽视的。　结构如图１所示：　

直流电动机控制系统是一种准解耦矢量控制系统，由于永磁　

体只产生固定幅值磁场，因而永磁无刷直流电动机系统非常　

Ｐｅ＝　ｃ　十　

适合运行在恒转矩区，一般采用电流滞环控制或电流反馈型　

其中ｍ为车重，约１０００ｋｇ；　

ＳＰＷＭ法完成。若进一步提高转速，也可采用弱磁控制。　

／为滚动摩擦系数，取０．０３；　风阻系数，取０．４；　迎风　

（３）永磁无刷直流电动机的不足。永磁无刷直流电动机　

面积，取２ｍ；　最高设计时速，取４５ｋｍ／ｈ；叩ｒ为传动效率，　

受永磁材料工艺的影响和限制，功率范围较小，最大仅几十千　

取０．９：经计算约为５ｋＷ。　

瓦。永磁材料在受振动、高温和过载电流作用时，导磁性可能　

设计常规时速为３０公里／小时，可确定电机的额定转速，　

会下降或发生退磁，将降低其性能、甚至损坏电动机，所以在　

公式为：　

使用中要保证其不发生过载。永磁无刷直流电动机在恒功率　

：　

兰　

模式下，控制系统较复杂，这使驱动系统造价较高。　

１ＶＩＮ　０

．

３７７×ｒ　

２．２．４开关磁阻电动机这是一种新型电动机，结构比　为传动比，取３；ｆ０为主减速比，取３．３；　常规车速；Ｒ　

其它电动机简单，转子上无滑环、绕组和永磁体等，只在定子　为滚动半径，为０．２７ｍ　ｉ经计算约为２９１　７ｒ／ｍｉｎ。　

上有简单的集中绕组。绕组端部较短，无相间跨接线，维修容　

所以选额定电压４８伏，额定功率５ｋＷ，额定转速为　

易，可靠性好。转速可达１　５０００　ｒ／ｍｉｎ，效率为８５％～９３％，　

３０００　ｒ／ｍｉｎ的直流无刷电动机及控制系统，可实现无级调速、　

比交流感应电动机高，易冷却，调速范围宽，控制灵活。易实　

再生制动、智能换向，过压、过流保护，温度监控等功能。为实　

现各特殊要求的转矩、速度特性，能在较大的速度范围内保持　

现调速，将原车油门踏板改成电位器调速踏板。电机装在车　

高效率。但它有较高的非线性特性，驱动系统复杂，一般由功　中部，通过减速器与传动轴相连。四块蓄电池装在汽车中后　

率变换器、控制器、位置检测器组成。由于为双凸极结构，存　

部的地板下，使车身的载荷分布更均匀。　

在转矩波动，所以噪声较大。另外，因其输出转矩波动大，功　

率变换器的直流电流波动也大，所以在直流母线上需装一很　

３结论　

大的滤波电容。　

经试验，改装后汽车最大速度大于４０ｋｍ／ｈ，最大行驶里　

经比较，采用永磁无刷直流电动机系统作为改装的动力　

程６０ｋｍ，最大爬坡度２０％，可作教学或园区代步工具。通过　

系统较合适。由于改装用于研究与教学使用，车速无特别要　

此次改装试验，证明利用普通汽油车改电动汽车方案可行，如　

求。设计时速为最高４５公里／小时，电机的额定功率，公式为：　

加以改进，可满足日常代步的需求，同时也可减少废气污染。　

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２Ｏ—