| 综上实例所述，电动汽车须按电机拖动理论来分析比较各类电机的负载特性，结合汽车多变行驶工况的各种特点，找出最适合的电机类型和最佳的驱动结构形式，以充分发挥用电机驱动和电子控制应有的各项优势。由于采用最佳电机驱动结构[3]即可减小电机功率和蓄电池容量，从而也使减轻车载自重与改善动力性起到良性循环，以此就能提高其性价比。而最佳电机驱动结构与其控制等部件的制作，均需以专业化生产来提高性价比。虽然电动汽车还处于研发试制阶段，但所暴露的最大弊端是由于存在相应的行业壁垒，使得各类电机、电控等一系列配套协作厂家还难以能尽快全面介入，以形成现代化生产所需的社会分工和协作，组成专业化和多样化相结合的整机厂和专业化的零部件厂。其制作模式基本是由汽车厂以单挑一，大厂大而全、小厂小而全的落后方式在生产。使得整个经济处于投入多、产出少、消耗高、效益低的粗放型发展工业生产体系，这种传统生产管理模式的弊端早有论述，在此无需赘述。
尽管对电动汽车开发需联合协作早有共识，已有16家龙头央企组成的“国家队”、T10联盟的“行业队”和多个“地方队”等各种协作联盟，但其效果不佳的根本原因还是存在相应的行业壁垒，较少有跨行业间并选择合适的相应企业进行联合协作，或未能展开实质性的项目协作研发。并且目前主要还集中于电池的制作，而象磷酸铁锂等电池是美国人的专利，国内通过引进来完善其制作工艺。对电池固然重要，且我们也应设法为拥有下一代电池的核心技术而努力。但对整辆电动汽车来说电机是“心脏”；电控是“大脑”；电池是能量之源；均为核心技术的关键。前述优选电机可提高电池双倍功效的实例也说明了加强改进电机研发的重要性。通过分析可说明电动汽车的最佳驱动结构应为轮毂电机，特别是曾提出的兼有电动、发电回馈和电磁制动多功能轮毂电机[1]，它均属小型特种电机。而国资委将投资千亿元集16家央企组成的联盟中，仅有一家电机生产企业为中国东方电气集团，且又是生产巨型、大型电机的。
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。由于现所研发的电动汽车因没从结构上作突破性改进，使性价比也难有突破性提高以满足民众要求。为此国家近期推出私人购买新能源汽车实施财政补贴的相关措施。这虽说明国家对节能环保的重视，但没能从技术根本上解决问题，所以即为被动，也只能为短期。作为国家政策调控更应从鼓励基础的实质性研究和跨行业协调上下功夫，尽管电动汽车研发热已持续多年，但还存在较多低档次重复性研发，许多研究成果难以得到有效的合理共享，许多有用的基础性研究和发明专利难以得到实质性应用，国内已有的研究成果还会从国外引进，甚至重复引进。诸如此类的弊端问题需从国家体制与政策上找其根本原因。为什么中国企业的仿制能力特别强，而创新开发就较弱？为何有许多技术创新的创业者会无奈地感慨：“中国企业的创新产品只有先在国外打响，回过头来才能引入国内市场。”长年封闭固守所形成的“一个中国人是条龙，三个中国人是条虫”而阻碍科研发展的非协作精神须根除。未来更多含多项技术于一体包括电动汽车在内的产品开发均需要跨行业的紧密协作。
3 未来电动汽车最佳结构的探索
作为新兴机电一体化电动汽车的结构设计，须遵循汽车理论、电机拖动理论及其控制理论为基础。对于电机拖动理论的重要性在前述分析现有电动汽车的实例中已表明，关键是找出最适合汽车多变行驶工况特点的电机类型和最佳驱动结构形式。按汽车理论——车辆动力学分析：采用四轮驱动可全面利用车轮对地面附着力和提高汽车通过性；采用四轮转向可极大地减小低速转弯半径，提高高速转向稳定性和响应性；采用轮毂电机驱动经电子差速将去掉机械差速及左右半轴等机构即可全面降低车身高度，并使所需最大质量体积的蓄电池作为配重物经适当分散(如安置于前后座位下)布局来尽可能降低车辆质心高度，以提高车辆侧翻阈值即侧向操纵稳定性。根据控制理论分析，改善整车性能需提高汽车对驱动、制动和转向三大执行机构的快速响应性，利用当今迅猛发展的微电子等技术，通过检测反馈控制可极大地提高汽车操控、稳定及安全性能。
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，从而制约了整车性能难以有效提高。为此综合多项技术深入分析研究，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多功能磁阻式轮毂电机[1]；具有启动绕组的单相开关磁阻式多功能轮毂电机[2]；基于直线电机控制的汽车转向系统[4]；四轮毂电机驱动四轮转向电子差速控制系统[5]。
通过对发动机与电动机的调速动力特性分析比较[3]，说明电动汽车用电机驱动相对发动机有数千倍的调速比、数百倍的快速响应性、相当的短时过载能力以及节能等诸多优势。但要使电机各项优势能充分发挥，还须对电动汽车结构作突破性变革与优化。同样上述四项发明技术在电动汽车要有效发挥，并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，全面提高整车性能，也需通过统筹考虑电动汽车的结构布局。为此综合汽车、电机、控制三大理论的分析，提出了电动汽车的最佳结构应由含多功能轮毂电机的车轮、高储能装置、高性能转向系统和数字化整车控制系统四大基础部件[6]加车身、底盘与内饰等组成。它将极大简化机械机构、降低成本和车载自重、节能减噪、提高动态响应及控制性能，以提高电动汽车性价比来使尽快普及商品化。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。四大部件即具电动汽车的基本特色，也是其核心，而其他部件与传统汽车类同，所以在此仅对四大基础部件分别简述如下。
1）含多功能轮毂电机的车轮。即为采用四台含兼有电动、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，它利用前述两项专利结合轮毂电机的诸多优势，将为电动汽车确立最佳电机驱动结构[3]。微机多CPU总线控制已是现代汽车较多采用的控制方式。对于四轮毂电机控制运用CPU总线技术，将驱动控制模块集成在车轮内，可极大简化电动汽车内部线路布局，即提高可靠性，也便于故障诊断和维修。实施该机电一体模块化控制结构将有利于提高性价比。而多功能轮毂电机采用了变磁阻电机，它具有结构简单、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，与目前普遍应用的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、升降速的多变工况和蓄电池需避免大电流输出等各种特殊要求。为一种新兴机电一体化能量转换装置，其应用需在大功率开关管和高速数字信号处理器DSP快速发展基础上独显优势。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或驱动防滑转控制的制动过程，从而可提高车辆行驶的安全性和操控性。轮毂电机的“零传动”方式直接驱动车轮，使汽车结构发生了脱胎换骨的变革。 2/5 首页 上一页 1 2 3 4 5 下一页 尾页 |
