纯电动车电力驱动系统设计【含CAD图纸、说明书】
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有关电动车清洁交通的研究与发展人机科技学的发展，埼玉369-0293，日本埼玉大学系。电子邮件：mwadasit.ac.jp摘要：本文提出了一种电动汽车（EV）的技术，包含人机学的研究所的研究和开发，在我们的实验室开发了一种Japan.Electric移动系统，它包括一个转换过的电动汽车，电动轮椅和个人移动机器人。这些移动通信系统有助于实现清洁运输自己供给能量来源，适用于所有的车辆，即使用电池和电动机装置，不损害环境。驱动电机为车辆行驶提供动力，人机技术技术被应用。关键词：电动汽车，机器人技术，改装电动车，清洁交通。DOI：10.1016/S1001-0742（08）62335-9。介绍:内部燃烧系统的影响，例如汽车燃气发动机成为因为对环境的污染已成为严重的社会问题。为了缓解这些问题，汽车制造商被迫从单纯的内部燃烧系统生产代替它们的部分混合动力系统或电动系统。电动系统提供了这一问题的最佳解决方案，但是，重量和储能容量的电动电池仍然不足以将内部燃烧系统与混合气替代，一个混合动力系统可能是替代纯油料的内部燃烧系统的合理方案，目前为止。丰田汽车公司提供的第一款混合动力汽车“普锐斯” （丰田汽车公司， 1997） ，而混合动力技术已经扩展到大型车，如“埃斯蒂马混合”和“鹞混合”的车辆。据估计，在不久的将来电力系统将被广泛使用。要获得这个发展方向主动性，三菱汽车公司开发的一款纯电动车， “ I- MiEV电动汽车”和富士重工还开发了“ R 1e型车” ，这两者将很快上市。与发动机相比，电驱动系统都比较简单。它不需要冷却系统，润滑系统，电和油气反应之间的定时控制。在我们的电动汽车（EV ）项目里，已经开始研究的第一阶段中，我们研究电动汽车的基本功能。对于目标，我们在试验室研制出转换后的EV（电动迷你E- MINI） 。在这篇文章中，有系统的转换和基本的测试，包括道路测试结果的过程。1电动汽车发展实验室里的电动车或个人研究电动车的发展情况1.1发展前景 电动车的优点是清洁的，易于研究处理的，不仅在驾驶方面，而且在大学实验室的研究或个人项目研发都是方便的。要开发一个燃气发动机，测试引擎需要昂贵的设施的和大型空间，就好比一个孤立的客房配有降噪系统，空气通风系统等。不同于消除发动机爆炸等所造成的损害与发展安全系数高的发动机，驱动系统用电动马达的话是相当简单和容易处理的。不需要特殊设备来降低噪声，因为与发动机相比电动机是非常安静。不需要必要的空气通风系统，因为电动系统不污染环境，因为不使用污染的或挥发性化学物品如汽油。1.2基本型车 作为基本型车改装成的电动车，一类轻型车（小于660立方厘米燃气发动机）或小型车大约有1000-1300毫升适用空间的。由于空重情况下车辆在行驶挡位和加速度会有更好的性能。转换后，它会获得额外减省100千克，有时额外的重量可以减省多达300千克。我们选择了罗孚迷你（称为迷你Cooper）作为为基础型车的电动改装发展，由于其车身规模相对较小，刚性承载式车身底盘营建管理，并容易获得零件来改装成电动车。该车已经售出了约40年且没有发生重大设计变更。此外，它的电力系统是非常简单的里面有没有电脑控制，也没有刹车伺服系统。图1显示了一个快照转换到EV之前的基础型车。所使用的原型汽车在1986年制造的，其规格示于表1中。图1：迷你车1.3马达类型某些类型的电机，可用于电动汽车用驱动现在可以商购到的，例如直流（DC ）性的电机，直流电电动机，感应电动机等，但是，如果一个基型车及备用齿轮被选择，考虑到成本，重量和性能，直流电动机便成为了最高优先级的解决方案。目前，数字控制技术被应用来驱动这样的高功率马达，其中功率开关器件，如场效应晶体管， IGBT是低脂全电压的电源线被接通和切断在高频率高于10 kHzby开关器件和脉冲形的电压被施加到电机绕组。开关频率是恒定的，而导通时间和关断时间在一个周期之间的比例基于该操作的值是变化的。这种驱动方法被称为脉冲宽度调制（PWM） 。对于移位的DC性的马达在特定方向上，它需要只是其中之一被连接到马达。然而如果旋转的电动机在多个方向来驱动，需要开关装置，即顺时针方向（CW）和逆时针方向（CCW）中，需要四个开关设备被设置安装到到DC性的电动机， ADC性电动机或交流（AC ）马达需要至少六个开关元件，其具有被独立控制的装置。另外，用于检测转子角度的传感器是必要的，可以使一个马达和驱动器是复杂的，紧凑的。罗孚Mini的规格表1（1986）参数规格 发动机 规格998毫升;最大功率：31马力;最大扭矩：7.1（千克力米）。外形尺寸 长3054毫米;宽度1440毫米;高度1330毫米;轴距2036毫米。重量 680千克。驱动轮 4个驱动形式 前置发动机四轮驱动。变速器 四档手动变速箱。 从讨论中可以看到，直流性的马达的旋转只在一个方向上是最简单的配置与其它配置相比。该配置可以通过安装或配套在背齿轮在车辆上使用。这并不是一件困难的要求，因为正常的气发动机可以在一个方向上旋转。它可能是一个另一种解决方案来改变电池和使用电路接触，以提供电流流过负方向的电机之间的连接。在这种情况下，移动方向，向前或向后，由电动开关控制，不同于移动方向是由一个机械传动控制的通常的汽车。然而，这是一个独特的解决方案也仅适用于电动汽车。1.4电池型号我们必须考虑为电动汽车驱动器提供动力的电池类型。锂离子电池可能会在现有的电池其能量/重量比的最佳性能。然而，严格的电流控制在充电和放电的情况下是必需的，特别定购电池充电器在许多情况下被使用。如果电池的配置已定，这将是很难改变它的规格，如改变电压，增加电池的数量放大的最大电流等造成其他方面的不便，锂离子电池系统是非常昂贵的是成本较合适的电池的10-100倍。此外，锂离子电池的安全性测试也没有公布。由于上述原因，铅蓄电池被选定为驱动电动汽车。 OPTIMA黄顶盖蓄电池，从OPTIMA蓄电池，公司的深循环电池，标准铅电池相比提供了更高的性能。2电动汽车设计2.1电动车的组件如前一节中讨论，电动汽车最重要的部件是一个驱动马达和马达控制器。用于改装电动车的电机是一个串接直流性电机，可在72-120VDC和400的电流最多。一种电动机控制装置与电力开关器件可以在大多数电动汽车中使用的重要的组成部分，15kHz的接通和切断120伏直流电源示于表2，一起拍照的电动机和控制器在图2中。2.2驱动单元的设计表2 EV成分（重要部件只） 马达 L91-4003 先进的直流马达 控制器 121C7401 CURTIS油门 PB-6 CURTIS断路器 YQD-200 通用电气电气接触器 EV-200AAANA KILOVACE米 Link10 model900092 Zantrex电池 YT-4.2LS Optima蓄电池充电器 BL-20 K&WDC-DC转换器 1400E72/96-1201 CURTIS 图2：E-mini车型的电动机与控制器转化的主要对象是由一个驱动马达的驱动装置的设计和组装， 一个离合器，飞轮和一个变速器。一种传输并不总是需要EV，然而，我们利用原始传输延长有限的电机转矩和速度，以便在各种驱动的情况下与适应起来，剩余一回齿轮来实现反向驱动，采用直流马达旋转只在一个方向上。图3示出一个单元，拍摄从车辆上拆下燃气发动机。该情况下，发送的部分被去除加工过程来定位电动机轴的精确位置以及曲柄原发动机的轴。图4和图5示出了 原始传输，一个机加工的传输的情况下，装配有原始驱动单元，驱动马达安装在传动系统的顶部。原来的发动机重量是141公斤包括一些小型的外围设备，诸如发电机，起动电动机等等，而所述驱动单元具有电机的重量87公斤。最大开发驱动单元的扭矩为6.91 N.M和最大功率为22.70千瓦（30.45马力）。图3：从mini车里移除发动机图4:mini车的传动系统图5：一种电机驱动单元，变速器和离合器表3：对电池的数量可能的解决方案，电压和总容量总伏特 单一链接 双（平行）连接 V 电池数 功率（千瓦时） 电池数 功率（千瓦时）72 6 4.32 8 8.6484 7 5.04 14 10.0896 8 5.76 16 11.52108 9 6.48 18 12.96120 10 7.2 20 14.4132 11 7.92 22 15.84144 12 8.64 24 17.28 2.3电池配置用于连接多个电池来驱动电动机用于电动汽车存在各种可用的组合。大多数电机和电机驱动器可用于功率范围DC 72-144 V的合适电池，电池配置是发展电动汽车的最重要的课题之一。它依赖于原车的尺寸和重量，电池的重量和电机的性能。用于产生72 V的电压，至少需要6节电池（12 v）连接在一起。然而，电池在提供4.32千瓦的功率条件下的要求一个电池组容量60Ah。通常，电动汽车每消耗1千瓦时的能量可以行驶7到10公里，对于正常使用的汽车，这能源是明显不够的。如果72 V被认为是最好的系统，对于该系统的最好解决办法是将12个电池都安进汽车里，每六个一组与驱动系统相连，图三显示的是用12V的蓄电池可能方案。用于驱动的E-MINI，直流电源是由8节电池串联连接，其额定电压为96 V的电池的容量是60Ah，在汽车上可以转化为5.76千瓦时的电能，电池的充电可以通过一个车载充电器插在交流100伏插座，此方式可应用于日本每一个家庭。自从电池充电的最大电流变为8 A，不再特定需要特变得布线或大型断路器。2.4安装图6：部件和接线的位置（A），发动机室（B），mini车的大致图（C）图6示出组件的位置和E-MINI的布线。一种电动机，电动机控制器和节气门位于发动机舱。节流阀是由导线连接到油门踏板，驾驶员可以以相同的方式用标准气体轿厢操作轿厢。电池被放置在与发动机舱分开的地方，在后排座位的空间和后部行李空间。电池充电器也被安装在那里，其中电线也是从汽油罐的盖电池充电拉出行李室。图6b和6c示出发动机舱和E-MINI的概要。汽车的总重量达到760公斤，从汽车转换之前减少80千克。2.5性能和指标要管理并获得驱动用蓄电池的信息，一个EMATER安装在E-MINI的驾驶舱，提供一个总电压，电流流通，保持能量千瓦时，以及预计的时间内为驾驶（图7）。转速表和时速表也安装在左右座舱来获取驱动电机的瞬时信息。一个SPEEDO米的工程作为一个标准的汽车实时动态图7：E-mini的子期与车速，静电计的驾驶舱，转速表，时钟。3 系统测试3.1路面测试E-MINI已授权一型车牌在公路上驾驶。E-MINI可以由一个地方充电后一次后前往35至38公里的距离。消耗约3.5至4千瓦的能量。因此，E-MINI效率是在8.75-10.85公里/千瓦时的范围内。图8示出了能量消耗和电压降作为行驶距离从0提高（开始）至30公里。图8: 剩余能量和电池电压与旅行距离道路试验3.2电池充电图9：充电时间与充电电量图9示出了所存储的能量在电池使用车载充电器充电的变化。E-MINI有发一个版型电池充电器是适用于100 V AC ，因为最大电流被限制在8 A，所以可以使用家庭用线。从图 9看出，50的充电过程几乎是在空的条件下进行近2.5小时，所以完全充电需要大约5小时。4结论在这篇文章中，电动汽车项目通过罗孚迷你实现了清洁运输，E-MINI有 被授权驾驶在公共道路上取得了38公里通过一次充电行驶。电子？效率是10.85公里/千瓦时最多，而它根据路况和驾驶是多种多样的。由一个充电延长行驶距离将是我们未来的作品之一参考:丰田汽车公司，1997年普锐斯。 http:/toyota.jp/prius/ 丰田汽车公司。埃斯蒂马混合。 http:/toyo
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