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主题:可行性分析论文写作 时间:2024-03-05

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油电混合动力汽车是近期热门话题,混合动力有很多种形式,在国家政策的激励之下,混合动力新车销量有明显增加.但是似乎所有的研发力量基本都集中在新车领域,而没人关心已售车辆.油电混合动力的初衷就是节省能源、环境保护和辅助动力,假如拥有巨大保有量的已售汽车能够进行混动改造的话,也许能成为一个可观的产业.下面我们来分析一下这件事情的可行性.

一、相关法规

我国法规规定机动车必须按规定年检,安全性相关部件如制动、转向、灯光必须符合“机动车安全技术条件”,通常不允许对原有动力系统进行改动,比如加装涡轮增压器或更换排气机构,但加装一套电动系统,只要不改动原有动力系统,并没有明确的条例提及是否允许.

二、混合动力形式的选择

既然不能改动原车的动力系统,那么就可以选择并联式油电混合,将电动系统和原车动力分开控制.那么最好的方案便是插电式的电动系统.控制模式分为三块:纯电驱动、纯内燃机驱动、油电混合驱动.

三、目标车辆

安装电机需要空间,操作空间最大的是两驱版本的SUV;电机选择空间最大的是车重在1t以内的车型.超过1t的车型,单凭电机不足以提供良好的驾驶体验,需要增加减速机、差速器、半轴等装置,对空间的要求较高,应视具体车型具体分析.

四、混合动力的系统设计

首先要想好电机驱动的最大车速、最大爬坡、续航里程,这是系统设计的基础.笔者认为,混合动力中电机驱动目前最佳的应用是城市低速状态,高速电池消耗太快,所以把纯电驱动时速设计在60km/h以内会很合适.

城市爬坡设计在8°~15°会较为轻松,更大的爬坡度对电池和电机的压力较大,应视具体车型的安装难度而定.续航里程跟电池的容量直接相关,由于电池的形状是可以的,所以容量可以在较大范围内进行选择.

五、电机的选择

目前常见的电机驱动方式按照形状可分为轮毂电机和圆筒形电机.电机所主要考虑的参数是电压、功率、转速和扭矩.混合动力的改装如果想利用原车变速器,技术难度会很高,所以在做系统设计的时候,要综合考虑车重、最大爬坡、设计车速和电池容量等关键因素,来决定电机的参数.比如车重在800kg以内的小型代步车,就可以考虑使用10kW以内的轮毂电机;比如车重在1t以上的,就应考虑使用10kW以上的圆筒形电机加上减速机来提高扭矩.

在设计电机的扭矩时,主要的阻力来自三个方面:滚动阻力、斜坡阻力和风阻(图1).电机作用于驱动轮上的牵引力公式如图2所示.

牵引力必须大于所有阻力之和车才能动起来,牵引力越大车辆加速越快,可以爬的坡度越大.纯电驱动时的车辆最大速度由电机的功率和最大转速决定,车速公式如图3所示.

做系统设计时,以上参数都必须明确.电机可选用直流无刷电机.电压的选择较宽,高电压可以配置更小体积的电机,但考虑到安全的因素,72~96V会适合改装车,但要注意电压低时电流会较大,电线需选择25~50mm2的粗管径,以及比较好的连接器、继电器和控制器等电器.电机及其控制器已经是很成熟的技术了,只要系统的参数都设计好了,电机选择还是比较容易的.

六、电池的选择

近五年来电化学储能产品(电池)发展很快,一定程度上得益于电动交通工具的高速发展.应用在交通工具上的电池通常使用铅酸电池,它相对安全可靠但重量较大,锂电池作为动力电池是一种趋势,特斯拉使用的三元锂电池,比亚迪使用的磷酸铁锂电池都是国内十分容易采购的电池种类.又如丰田使用的镍氢电池也是很好的选择,但动力镍氢电池在国内采购难度较大,并不推荐.

购买动力电池必须使用电池管理系统,即BMS(BatteryManagement System).因为大容量的动力电池是由很多电池组合在一起的,每个电池都有可能存在差异,需要一个管理模块来保证电池使用安全.

由于动力电池是由多个小电池组合在一起的,所以它的形状是可以的,这为电池的安装提供了极大的便利性.笔者建议电池应安装在车内座椅下部,后排座椅背后是较好的选择,但注意锂电池是怕碰撞的,电池应使用具备一定强度的外壳,并且不要放置在容易被碰撞的地方,比如行李箱的最外侧.

综合以上的六点讨论,汽车改装混合动力,从技术上来讲是具备可行性的,但限制较多,主要的限制在于电动系统的安装空间.以上的内容主要关注系统设计上面,实际操作上还会有很多问题需要解决,比如变速器的润滑、制动动力的来源、电油门踏板、电机控制系统、油电切换的方式等.

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