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综合五大理论提出适于普及的节源环保型电动微轿车

时间:2015-10-07  作者:王贵明王金懿
但一经推敲就觉得该规定的被动性:所谓私家车应是专供家庭享用的车,而我国家庭早已呈小型化,作为私家车在平时使用期,载坐人数大部分时间不会超过家庭总人口2~3人,出车时家里没有同行的人怎么办?因车属非营运性,联系拼车会受非法营运之嫌,存在着非法性,并还隐藏着一旦遭遇交通事故后的责任划分与赔偿难题等法律风险。结合诸类问题私家车设计或制造者对前述规定该如何考虑?购车时能宣传这一规定吗?

 

近几年我国电动自行车的迅猛发展特点也值得为鉴,它几乎在没有任何政府资助,甚至在某些地方限制政策的压力下,顽强地发展成产销量占全球90%以上,技术已处世界领先的全球最大电动自行车生产国、消费国和出口国。该众所周知的不争事实也说明了它与我国百姓需求和国情特点紧密相关。而电动微轿车与电动自行车相比,安全性、舒适性都要好许多。且它属于机动车即便于管理,就从车等红灯来说,坐在车内可免遭日晒雨淋及风吹尘土之苦,又能听听音乐广播,等待的心情自然会好许多。并通过后述提高性价比的一系列技术措施,可极大提高汽车的安全性、稳定性和操控性,使成本按专业化流水生产模式可极大降低。电动微轿车所占交通面积虽比电动自行车略高,但其安全车速和载坐人数都有提高,因此实际人均占用交通资源的“面积·时数”比电动自行车或传统轿车等都要更经济。更适于向全民普及推广,随电动微轿车性价比提高,将同时取代传统私家车和有争议的大量电动自行车。

电动微轿车的推出无疑是节约交通资源和能源的体现。对社会资源的使用权应是均等的,为此曾提出对私家车养路费应按车所占用交通资源数的适当倍数来收取,以此来适当限制载坐率(或交通资源利用率)较低的传统车。即在交通资源紧缺前提下,为全面改善交通,使得汽车的高效、便捷功能真正发挥,通过相关法规来促使汽车业能从如何提高交通资源利用率来考虑车型。这即是交通需求管理TDM中通过税收控制需求的有效方法,也是贯彻节约资源基本国策的具体体现。

二、综合汽车、电机、控制三大理论提出电动汽车的最佳结构

参照序言中有关提高电动汽车性价比必须以汽车理论、电机拖动理论、控制理论为基础所述。汽车驱动、制动、转向三大执行机构即是制约整辆汽车性能的主要环节,其快速响应性也是决定操控汽车安全稳定行驶的重要因素。针对传统汽车的发动机驱动、由液压等方式制动和转向助力因摩擦阻尼使动态响应均较慢,从而制约整车性能难以有效提高。为此综合多项技术深入分析与研究,利用电机的电与磁转换是按光速进行的动态响应过程,提出了能全面提高电动汽车驱动、制动、转向三大执行机构快速响应性和性价比的四项发明专利:兼有电动、发电回馈和电磁制动功能的磁阻式轮毂电机[5];具有启动绕组的单相开关磁阻式多功能轮毂电机[6];基于直线电机控制的汽车转向系统[7];四轮毂电机驱动四轮转向电子差速控制系统[8]。

为使上述四项发明技术在电动汽车能有效发挥,充分利用高速发展的微机控制、传感测量和电机驱动等技术优势,以全面提高整车性能,通过统筹考虑电动汽车的结构布局,综合汽车理论、控制理论、电机理论三大理论分析,提出了基于四大基础部件的电动汽车最佳结构[9]。所述四大基础部件为:四台含兼有电动、发电回馈和电磁制动多功能轮毂电机及其驱动控制模块的车轮;高储能装置;由直线步进电机控制的四轮驱动四轮转向电子差速转向系统以及高性能数字化整车控制系统。附图所示为四大基础部件在纯电动汽车上的结构布局示意图。

汽车驱动电机采用结构简单、坚固可靠、电机与控制器综合成本低、调速性能好、效率高等优点的变磁阻电机,它与交流变频或永磁无刷等电机相比,特别具有高起动转矩、可控起动电流和较高的短时过载能力,更适于汽车重载起步,频繁起停、升降速的多变工况以及蓄电池需避免大电流输出等各种特殊要求。通过结构改进又提高了电磁制动效能,而发电回馈-电磁制动相结合反复进行的制动过程,类似于防抱死制动系统ABS或驱动防滑转控制ASR的制动过程,提高了安全制动效果。而采用“零传动”方式的轮毂电机直接驱动车轮,极大地简化机械传动结构,降低了成本和车载自重,提高了车轮控制的快速响应性、驱动效率和制动能量回收率,有利于节能减噪,还腾出许多空间便于汽车总体布局。鉴于轮毂电机功率受结构体积限制,采用四台轮毂电机替代常规的一台电机以实现小马拉大车,而四轮驱动提高了地面附着力以增强操控车辆行驶稳定性等。为电动汽车确立了最佳电机驱动方式。

高储能装置可用燃料电池或各类蓄电池等。鉴于现有技术主要为蓄电池,并应尽可能采用对我国有得天独厚资源优势的锂电池。另据报道有一种即可作充电电池,也可作燃料电池的锂-空气电池,按理论分析作充电电池用,比能量可高于现有锂离子电池十几~数十倍,而作燃料电池用,能量密度和更换时间均有望优于传统的加油方式,但要进入实际应用还有待时日。

由直线步进电机控制的四轮驱动四轮转向电子差速转向系统是在四轮毂电机驱动基础上,结合另两项专利技术而组成。由直线步进电机直接带动转向机构的左右横拉杆,使控制更直接,动态响应更快,且省去了大量机械或液压部件,使结构更简捷。利用直线步进电机的控制特点,可方便地充分满足转向力随车速变化的各控制要求,并提高了转向精度和其性价比。采用四轮转向又可极大地减小低速转弯半径、提高高速转向稳定性和响应快速性。

数字化整车控制系统采用数字化液晶显示、多CPU微机总线控制方式,分为基本型和高性能型。基本型仅满足电动汽车基本控制要求,使其尽快进入实际应用。高性能型采用多传感器进行四轮驱动四轮转向与电子稳定系统ESP相结合的控制方式,由于采用多功能轮毂电机四轮驱动结合直线电机控制四轮转向可极大地提高汽车驱动、制动、转向三大执行机构快速响应性,按所测信号通过微机控制即可及时准确调整前、后、左、右各车轮的驱动力、制动力、转向角,从而可全面提高汽车行驶的稳定性、操控性、安全性以及转向性能,并极大提高整车性价比。

由四大基础部件组成的电动汽车充分发挥了迅猛发展的微机控制、传感测量和电机驱动各项技术优势,也更便于实施专业化流水生产模式来极大地提高性价比。这也是未来各类电动汽车的最佳结构,掌握该四大核心部件的关键技术是赶超世界领先,提升未来汽车业竞争力的基本前提,以此即可摆脱我国汽车业长期受国外技术的束缚。

三、节源环保型电动微轿车性价比与推广所需配套设施

根据各类电动汽车结构特点,结合国情(利用电动汽车在我国应有的三大优势[1])找出按现有技术即刻可普及商品化的突破口,即先扬长避短地绕其瓶颈口,再以技术与经济良性循环来促进电动汽车技术发展,是尽快缓解能源危机、环境污染的有效策略。并也为我国在未来汽车业赶超世界建立极好战机,若错失必会很遗憾。而当今汽车业决策层总以追求高档豪华为目标,殊不知这也恰是目前发展电动汽车的瓶颈。尽管多年来各国为此已投入几百甚至上千亿,但电动汽车的性价比迟迟未能满足民众之需求,其原因值得分析。

电动汽车未能及时推广的主要原因是性价比。现所研发的电动汽车由于受传统汽车设计思路束缚,结构基本在传统汽车基础上改装而成。如纯电动汽车把原有发动机换成蓄电池和驱动电机及控制器,其余结构几乎没变。这从设计制造来讲是最简单方便,也是众多汽车厂家快速研发所谓新能源汽车的捷径,分析其原因与目的也就不言而喻。

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