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电动汽车续航里程短延庆高三学生有奇招

2018-09-18 02:00:25 作者: 0人读过 | 我要赞

电动汽车续航里程短 延庆高三学生有奇招

在今年3月举行的第32届安捷伦北京青少年科技创新大赛中,赵佳年的项目”电动车转向助力节能控制系统”荣获一等奖。

新能源汽车是国家大力提倡和扶持的产业项目,其中电动汽车已驶上北京街头,每天行驶在延庆县街头的电动出租车就有50辆。细心的赵佳年同学发现,这些电动车虽然非常环保,但必须天天进行充电,每次充电要8小时,可只能行驶120公里;对出租车来说,充电后的行驶里程太短,而且因充电站点少,不方便随时充电,因此这批车只能在延庆县城行驶,有很大的局限性。她希望能找到一种方法来节约电动车的耗电量,在增加行驶里程的同时,使汽车各项性能更加趋于完善,让电动车更好地服务人类,在老师的指导下,她开动脑筋,提出一种新的思路。

以下为赵佳年同学自述:

我的发现

助力泵高速运转最耗电

去年假期,我在一家制动公司实习,查阅了不少关于电动车的资料。我发现电动车最为耗电的是负责行驶和转向的驱动部分和负责刹车的制动部分,因我实习的就是一家制动公司,已经对电动车的制动部分研究得很深入,所以我决定从驱动部分入手,研究是否有可以修正提高的地方。

我发现电动车转向助力采用常流式助力泵,在不需要转弯时也在高速转动,消耗电能。目前电动车主要是在城市内行驶,道路情况较好,直线行驶时间占整个行驶时间的80%,助力泵一般不需要高速运转,所以如果通过频率改变助力泵的转速,就能大大节约电能。

我的研究

电动汽车转向设计待改进

目前大多数汽车采用常流式液压转向助力系统,它主要由机械转向器、转向控制阀、转向动力缸、转向油泵、转向油罐等部分组成,能提供转向必要的助力并具有良好的转向稳定性。依靠发动机带动油泵给转向系统供油,发动机转速多大,油泵就出多少油。基于这样的工作原理,为了达到最大转向要求,必须保证油泵的油流量和油压始终是最大值。

现有的电动汽车转向系统依然模仿普通汽车的这一转向设计。不过由于电动汽车本身没有发动机,所以需要额外准备电机带动油泵,电机需要高速运转来保证油泵的油流量和油压的最大值,这既会造成电池的不必要浪费,减少车的续驶里程,又由于电机和油泵在高压高速下运转,寿命也会受到一定的影响。

我的创意

采用变频设计灵活应对路况

我发现电动车目前主要是在城市内行驶,而城市的道路情况较好,据测算,电动车直线行驶时间占整个行驶时间的80%,所以其设计理念不必与需要保证多弯山路行驶的汽车保持一致。如果采用变频设计来控制转向系统,让它在直线行驶时,电机的速度降低50%,频率也相应下降到25赫兹,将大大减少电机和油泵的不必要浪费,至于转向时的控制,我认为应分为三种不同的状况进行分别考虑。

一是方向盘转角在4度范围内进行调整时。这种情况主要是在道路行驶中的微调,和直线行驶几乎没有区别,电机的速度保持不变。

二是方向盘转角大于4度,小于360度时。这种情况下主要是柔和转弯,电机的速度随着转角的变化而呈线性变化,到360度时为全速。

三是方向盘转角在360度到720度之间时。这种情况下主要为大转弯或者急转弯,电机的速度应当是全速。

由于电机和油泵直接连接时

电动汽车续航里程短延庆高三学生有奇招

,油泵的转速和电机相等,在电机的速度因转角不同而发生变化时,油泵的速度也随之发生相应变化。车辆直线行驶时,打出的油较少,油泵的磨损也较小。

我的成果

新型转向助力系统节能40%

在相关企业实习时,看到电动车的转向系统后,我联想到了家用的变频空调,于是产生了这个创意。

我的新型电动车转向助力节能控制系统可以有效地降低电动车转向电机的转速,与目前的转向电机一直维持最高转速的设计理念不同,它采用变频设计来控制转向系统,在转向角度不同时控制转向电机的速度符合相应的要求,从而降低电动车转向电机的转速,节约电能,提高电机和油泵寿命,提高电动车续驶里程。具体来说,可节约电机40%的电能,提高电机和油泵40%的寿命,使用价值较高。

我的设想

联系车速进一步改进后量产

目前我的这个项目还处于实验室样品阶段,后期希望通过市场化的批量生产,使之成为电动车的必要部件。在材料选择和成本控制上,应该还有更进一步的改进空间。目前只是考虑了电动车的转向角位移,还没有考虑车速,未来还需要联系车速进行一定的改进。

( /董海荣 )

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