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電動(dòng)汽車(chē)用技術(shù)創(chuàng)新來(lái)迎合更多人的青睞 摘要：電動(dòng)汽車(chē)的主要成本在電池、充電機(jī)、電機(jī)和控制器，以快速充電的電池和充電網(wǎng)絡(luò)之保障，減少電池車(chē)載量，以組合電機(jī)和磁力驅(qū)動(dòng)器來(lái)替代主電機(jī)和電子調(diào)速控制器，機(jī)械變速箱和離合器，以降低成本，用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)來(lái)取代汽車(chē)電子控制技術(shù)，免得日后受制于外國(guó)專利。 國(guó)內(nèi)中低檔轎車(chē)價(jià)格日趨下降，2004年10月份國(guó)內(nèi)某*推出極低價(jià)轎車(chē)，3萬(wàn)元/輛以內(nèi)，相比這下：電動(dòng)汽車(chē)目前成本仍高居不下，所以有很多的用戶選擇了電動(dòng)汽車(chē)，我們躍迪集團(tuán)新的項(xiàng)目，目前尚處于研發(fā)階段，現(xiàn)在已有車(chē)型為：移動(dòng)警務(wù)室、電動(dòng)移動(dòng)警務(wù)室、電動(dòng)流動(dòng)警務(wù)室、燃油移動(dòng)警務(wù)室、電動(dòng)巡邏車(chē)、流動(dòng)警務(wù)室、電動(dòng)轎車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)，客戶可以隨時(shí)來(lái)我公司考察。 目前以純電動(dòng)汽車(chē)為例，電池有采用鉛酸電池、鎳氫電池、鋰電池，電源有的采用直流電源、驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，有的將車(chē)載直流電源經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換成交流電三相380V，供給三相異步電機(jī)，采用變頻設(shè)備來(lái)調(diào)速。 電池品種不同和儲(chǔ)電量不同，其總體造價(jià)差異很大，另外電動(dòng)汽車(chē)之儲(chǔ)電量加大多少，使成本成倍增長(zhǎng)，如鋰電池裝備轎車(chē)，如續(xù)行里程300km，電池成本約4萬(wàn)元以上，500km以上續(xù)行里程，電池成本為8萬(wàn)元以上，這種研發(fā)思路是白天行駛晚上充電，為了使續(xù)行里程不亞于燃油汽車(chē)，就構(gòu)成了電池成本的居高不下。 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)不同，其成本也差異甚大，若采用直流有刷電機(jī)，車(chē)載電源可直接供給電機(jī)，使用這種電機(jī)采用晶閘管式控制器斬波方式調(diào)速。目前電動(dòng)汽車(chē)用直流有刷電機(jī)已經(jīng)能滿足電動(dòng)汽車(chē)使用要求，但由于產(chǎn)量有限成本很高，品種規(guī)格不多，選擇余地較小，晶閘管控制器原采用外國(guó)公司如意大利和美國(guó)產(chǎn)品，現(xiàn)在可以國(guó)產(chǎn)化，成本較高，同時(shí)關(guān)鍵元器件均采用外國(guó)公司生產(chǎn)和控制。 若用直流無(wú)刷電機(jī)，其必須與控制器一體制成，成本更高。以調(diào)電源脈沖寬度來(lái)調(diào)電機(jī)轉(zhuǎn)速，優(yōu)點(diǎn)是體積小，重量輕。電機(jī)能?chē)?guó)產(chǎn)化，控制器的關(guān)鍵元器件均由國(guó)外公司生產(chǎn)，成本降下來(lái)可能性不大，且目前這種電機(jī)與電動(dòng)汽車(chē)一樣屬研發(fā)階段，形不成批量，成本高就在情理之中。 若用交流異步電機(jī)作為電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)：體積小、重量輕，國(guó)產(chǎn)質(zhì)量不差，由于車(chē)載電源系直流電，需將電源經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換成交流電，汽車(chē)電機(jī)電壓380V左右，功率在幾十kw不等，其逆變器功率不小，成本也不會(huì)低到哪里去，交流電機(jī)調(diào)速由變頻方式調(diào)速，交流異步電機(jī)采用變頻變壓控制和磁場(chǎng)定向控制也稱矩量控制或解耦控制、變極控制。變頻控制器國(guó)產(chǎn)、進(jìn)口都有，但關(guān)鍵元器件均為進(jìn)口，因此，要降低成本也不太可能。 至于正在研發(fā)中的磁阻電機(jī)，也要由電子控制器來(lái)控制調(diào)速，其成本情況與上述相同。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)采用模糊滑模控制方法來(lái)控制電機(jī)和調(diào)速，它若沒(méi)有這種電子控制設(shè)備，電機(jī)就不能工作。 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越高則電樞繞且切割磁場(chǎng)越快，產(chǎn)生的反電勢(shì)越高。反而限制了電流，使轉(zhuǎn)矩降低，低轉(zhuǎn)速下卻可輸出較大轉(zhuǎn)矩。因此在阻力較大的路面或走上坡路時(shí)，由于轉(zhuǎn)矩較大，所以要消耗較大的電流，換句話說(shuō)，電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)車(chē)在慢速行駛時(shí)，電流輸出并不小，只是電壓降低了。 電動(dòng)機(jī)要調(diào)速度，就得通過(guò)改變電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，這是電動(dòng)機(jī)調(diào)速的理論基礎(chǔ)。而將車(chē)載電源之電壓降低至電機(jī)調(diào)速之低電壓，將有限的電源消耗在頻繁的調(diào)速中，是一種浪費(fèi)。 電機(jī)高效率在額定轉(zhuǎn)速那里，往下調(diào)速就效率低，轉(zhuǎn)速越低效率越低。而為了提高車(chē)載電源的利用率，應(yīng)該希望電機(jī)的效率越高越好。 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，要求啟動(dòng)、爬坡時(shí)高轉(zhuǎn)矩，高速行駛時(shí)要求低轉(zhuǎn)矩，要求變速范圍大。直流有刷電機(jī)、直流永磁無(wú)刷電機(jī)、交流異步電機(jī)、磁阻電機(jī)是目前電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的主流技術(shù)和*機(jī)型，它們有一個(gè)不可避開(kāi)的設(shè)備，電子控制設(shè)備和微機(jī)控制技術(shù)，這個(gè)構(gòu)成了電動(dòng)汽車(chē)成本的主要部份之一和技術(shù)障礙，目前核心技術(shù)掌握在外國(guó)人手中，我們要就得向他們購(gòu)買(mǎi)，將來(lái)中國(guó)各種電動(dòng)汽車(chē)推開(kāi)形成產(chǎn)業(yè)，或有朝一日中國(guó)能出口電動(dòng)汽車(chē)時(shí)，國(guó)外控制器核心技術(shù)擁有者會(huì)象彩電、DVD一樣，來(lái)收專利費(fèi)，這是后話，但這種可能并非天方夜譚。 若要降低電動(dòng)汽車(chē)總成本，只能在電池、充電器、電機(jī)、控制器產(chǎn)品方面作文章。要用技術(shù)創(chuàng)新的思路來(lái)改變這一局面，發(fā)明出一種新的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，變速機(jī)構(gòu)系統(tǒng)和電池充電模式，走自己特色的路。 如果在電動(dòng)汽車(chē)上電池裝的少，在確保電機(jī)正常運(yùn)作，同時(shí)在各種路況運(yùn)行條件下，不損害電池壽命的前提下，以一次充電續(xù)行里程200km左右，也即所載電池供電機(jī)，整車(chē)工作2—3小時(shí)，然后在快速充電機(jī)上補(bǔ)充電源，這就要求電池能以1C以上或2C--3C電流充電。另外電動(dòng)車(chē)應(yīng)在一個(gè)城市一個(gè)區(qū)域行駛，在它們的行駛范圍內(nèi)有公用充電站，在極短時(shí)間內(nèi)如10分種、15分鐘將電池組充至80%--90%，能行使100km--150km。電動(dòng)汽車(chē)本身配有車(chē)載充電器，回家在車(chē)庫(kù)里慢充電，車(chē)載電池裝得少，整車(chē)質(zhì)量就小，能有效增加載荷，造價(jià)也低。 電動(dòng)機(jī)應(yīng)采用直流有刷電機(jī)，稍作改進(jìn)后直接驅(qū)動(dòng)，不用逆變電源，削去這一塊成本，電機(jī)調(diào)速問(wèn)題不采用暫波，調(diào)脈，調(diào)頻率的通常做法，改用調(diào)內(nèi)燃機(jī)油門(mén)的原理，車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)之功率，分解成若干個(gè)小功率電機(jī)，組成一個(gè)組合電機(jī)，該組合內(nèi)的各個(gè)電機(jī)功率相等或功率大小不一，在啟動(dòng)、加速、輕載、重載、爬坡、怠速時(shí)分別啟動(dòng)或關(guān)閉其中幾個(gè)電機(jī)，使之工作或停機(jī)。即駕駛員根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)實(shí)際運(yùn)行狀況來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)工作的數(shù)量和總功率，而工作的電機(jī)始終以額定轉(zhuǎn)速恒定輸出轉(zhuǎn)速和扭矩，而不必對(duì)其進(jìn)行調(diào)速，這樣就不再用電子控制器和調(diào)速器。 多電機(jī)驅(qū)動(dòng)能減小整車(chē)主電機(jī)的電流和額定值功率，減小單個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)所需大電流對(duì)車(chē)載電池的沖擊，這點(diǎn)對(duì)已使用較長(zhǎng)時(shí)間壽命的電池和車(chē)載電池組內(nèi)所儲(chǔ)電量不多時(shí)的電池情況猶為重要和關(guān)鍵，能延長(zhǎng)電池使用壽命。 目前在研制的電動(dòng)汽車(chē)，其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，有的仍保留原汽車(chē)中的機(jī)械變速器和離合器，這主要是電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制的不是很理想所致，因而保留了它。應(yīng)取消原機(jī)械變速箱和離合器，采用磁性驅(qū)動(dòng)器，來(lái)無(wú)極變速，通過(guò)調(diào)節(jié)主動(dòng)和從動(dòng)器件的間距，就能達(dá)到變速箱離合器的作用，與組合電機(jī)二者配合，就成了一個(gè)有機(jī)整體的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。磁力驅(qū)動(dòng)器調(diào)速可和單個(gè)大電機(jī)進(jìn)行匹配也可與組合電機(jī)之幾個(gè)小功率電機(jī)進(jìn)行匹配，在這種匹配中，電機(jī)始終以額定轉(zhuǎn)速在工作，由于磁力驅(qū)動(dòng)器的調(diào)節(jié)，電動(dòng)車(chē)的車(chē)速快、慢有變化，這時(shí)電機(jī)的負(fù)載，轉(zhuǎn)矩就跟著變化，即整車(chē)需要大的轉(zhuǎn)矩，電機(jī)或電機(jī)組就輸出大轉(zhuǎn)矩，反之就輸出小轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩變化隨整車(chē)之需要而變化，電機(jī)的功耗也隨之變化，這樣就做到整車(chē)需多少轉(zhuǎn)矩，電機(jī)就輸出多少轉(zhuǎn)矩，就耗多少電，既節(jié)能又不必通過(guò)復(fù)雜的電機(jī)控制系統(tǒng)。電機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速越高，轉(zhuǎn)矩越小，轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)矩越大，這就是載重負(fù)載大，或爬坡時(shí)要降低轉(zhuǎn)速加大轉(zhuǎn)矩，而和電動(dòng)機(jī)正好達(dá)到了統(tǒng)一。中國(guó)稀土永磁材料在世界上 居優(yōu)勢(shì)地位，應(yīng)著力開(kāi)發(fā)應(yīng)用，而用直流稀土永磁有刷電機(jī)與磁力驅(qū)動(dòng)器，就完全利用稀土永磁材料，完全具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，整個(gè)成本也大大低于“電機(jī)、控制器、機(jī)械變速箱、離合器”的總成本。而且將來(lái)也不受制于外國(guó)公司。 電動(dòng)汽車(chē)包括純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)，它們都以電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)行駛的，若組合電機(jī)和磁力驅(qū)動(dòng)器能應(yīng)用到這些車(chē)上，對(duì)這種車(chē)型的總成本會(huì)降低很多，這樣就容易為市場(chǎng)所接受，與內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相比，更具競(jìng)爭(zhēng)力。因此組合電機(jī)和磁力驅(qū)動(dòng)器的研發(fā)，將對(duì)電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)，產(chǎn)業(yè)化起到推動(dòng)作用，具積極意義。 如果用價(jià)格甚低的汽車(chē)，撤除發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速箱、油箱、供油系統(tǒng)等，那么扣去這一塊成本約5000—6000元左右，那么整車(chē)成本約2.5萬(wàn)元/輛左右，然后配上電池組，車(chē)載充電機(jī)、電機(jī)、磁力驅(qū)動(dòng)器等，其總成本在3萬(wàn)—3.5萬(wàn)元套，那么經(jīng)濟(jì)型家用或出租用電動(dòng)轎車(chē)，其成本在6—7萬(wàn)元左右是可以實(shí)現(xiàn)的。這種轎車(chē)是有競(jìng)爭(zhēng)力的，而且電費(fèi)經(jīng)測(cè)算約10元/100km，每100km耗電18kw/h左右。一般普通轎車(chē)每百公里耗油為8升/100km，按2004年10月份油價(jià)3.63元/升計(jì)，約30元/100kw的耗油費(fèi)。前者是后者的1/3，如果2005年實(shí)施燃油稅，那么油耗用將進(jìn)一步增加，而電動(dòng)汽車(chē)目前應(yīng)屬扶持對(duì)象，而且電費(fèi)2005年變化不會(huì)太大，其耗電費(fèi)也不會(huì)增加，兩者相較，電動(dòng)汽車(chē)在運(yùn)行費(fèi)用方面是有競(jìng)爭(zhēng)力的。