纯电动C照教练车研制.doc

纯电动C照教练车研制江苏省淮安技师学院 王荣兵摘 要驾驶员培训行业在公路运输业中占据重要地位，是消耗非再生型能源的行业，能否坚持技术革新，旨在节约能源和提高经济效益，对公路运输业的节能和改善排放起到十分重要的作用。现今纯电动车实用于驾培行业，带来的经济效益是十分可观的，且近乎零排放等的优点,所以改装燃油教练车是非常必要的.本文研究将燃油教练车(SANTANNA LX）改制为纯电动C照教练车。通过设计，实现原车的改装；接着对设计做了仿真，结果表明，研制的纯电动教练车达到预期的目标，满足驾驶员训练的需要.关键词：纯电动C照教练车,仿真1引言电动汽车以其是用电能的零污染的优点，在提高环境保护方面,使其得到快速发展。一直以来影响电动汽车的续驶里程及充电等问题是制约其发展的瓶颈。从20世纪80年代末，日益严重的能源短缺和环境污染问题，引起了人们的广泛注意，同时伴随高新技术的发展，使电动汽车的瓶颈问题在很大程度上得以解决,电动汽车将是二十一世纪的时代产物。纯电动汽车与燃油汽车相比,具有以下优点：（1）低污染；（2）高能效；（3） 低噪声；(4）操控简单、易检修；（5)成本高、连续行驶里程有限。目前的教练车普遍使用燃油,存在整车的燃油消耗高，环境污染重等问题。因此,电动教练车是电动汽车应用推广的一个重要方向.2电动C照教练车动力性能要求为了适应教练车的场地和其特殊的运行工况需要,现在将所选的车辆（SANTANNA LX）的动力性能指标预定如以下几点：（l）最高行驶速度为40km/h;（2）最大的爬坡度为15；(3)由于其特殊的工作状况,所以忽略整车的加速能力。3电动C照教练车动力系统匹配设计3.1 电动C照教练车动力传动方案选择SANTANNA LX为样车，由于淮安驾驶员培训学校中九成教练车为SANTANNA，且在改制过程中基本保留了传动系统部件如离合器、变速器等，属于传统的底盘系统。电动机与离合器的联接方式可分为直接联接和皮带联接两种，采用直接联接的系统动力传动效率高且空间结构紧凑，但要求有较高的同轴度，如图3.1所示；尽管皮带联接比直接联接的传动效率低，但皮带联接可通过负载大时打滑而起到保护作用，且在安装和工作时电动机和离合器二者对称中心线可平行也可不平行；综上所述，二者的联接采用皮带联接。图3。1 电动C照教练车的总体方案设计图Fig. 3。1 The dynamoelectric C shines on a coach car of total project design diagram32 电机a）电机的类型.电机一般分为直流电动机、交流三相感应电动机、永磁无刷直流电动机、开关磁阻电动机四大类。鉴于电动教练车的特殊用途,选取直流电机。b)电机的匹配与选择。根据电动教练车的实际使用情况，设计要求是：最高车速取60 km/h，常规车速取20 km/h，最大爬坡度取25。电动机的主要参数包括电动机的最大功率和电动机的额定转速，所以从以下方面进行计算。1） 最大功率根据电动车的最高车速确定电动机的最大功率，公式为： （3-1）代入数据，计算得到=1。077 kw.根据电动教练车最大爬坡度确定最大功率，公式为： （32)代入数据，计算得到=4.08 kw。上述为不同情况下计算得到的电动机最大功率,我们选取的电动机功率必须同时满足以上两种情况，即电动机功率大于4。08 kw。2) 额定转速电动机额定转速的确定一般是通过常用车速来确定的，公式为： （3-3）代入数据，计算得=2776 r/min，即电机额定转速为2776 r/min。通过市场调研与资料查阅,参照计算所得的电机参数，选择了常州保罗电机有限公司生产的电动机，该电机是电动汽车专用的XQ系列直流电动机。由于电动教练车只是将原车的发动机总成去除，保持原有的传动系统，所以我们选取好电动机后只需要在原车发动机的位置布置电动机即可。33 电池目前广泛使用的电动汽车电池主要有：铅酸电池、镍金属电池、锂离子电池等，正在开发研究的能量存储装置还有超级电容，以及发展远景更好的燃料电池和太阳能电池.作为电动教练车的改装设计，结合以上的介绍并考虑到成本和车辆的使用情况，我们选取铅酸蓄电池作为电动教练车的动力电池。经过市场调查和对比，我们选取3-D-250型电动车铅酸蓄电池作为电动教练车的动力电池.考虑到上一章节中我们选取的电动机为XQ4。5-2型，电源电压为45 V,所以我们要用8组这样的铅酸蓄电池串联起来一起使用。考虑到轴荷分配问题、连接方式、安全问题、散热及温度控制问题、维护及更换问题等，我们确定了电池的布置方式为车头两组，后备箱6组.经估算得到整车质心高度为0.83 m，而原桑塔纳教练车的质心高度为0。9 m,两者相差很小，对整车性能的影响不大，符合电动教练车设计要求。34 传动系统由于燃油教练车的改装只需要将电机与原传动系统用皮带轮相连即可.a）选择V带型号电动教练车的载荷平稳，采用直流电机，且每天工作时间约为十小时，因此工况系数KA=1。0，计算功率 (34)b）确定小带轮基准直径按表查出=100 mm.c）确定大带轮基准直径 （35）按表取d）确定中心距与带长由表取Ld=630mm实际中心距mm （36）e)计算带的根数V带根数 根取z=2根。选取大带轮直径为20 cm，小带轮直径为10 cm，中心距为50。45 cm，用两根V带连接。35 控制系统控制系统是电动车电气系统的核心,是由周边器件和单片机组成。1204M-5301G48电控装置主要是针对配3 kw串励电动机的电动车设计的电控装置,也可以使用于其他类似的电动车辆。它提供了一组有效、高性价比的电控装置，并且便于安装。因此,我们选择1204M-5301G48控制器。4 燃油教练车电动化的实现我们可以将电动化教练车的实现分为以下几个步骤：a） 出去原燃油教练车的内燃机、油箱及其相关部件;b） 安装选配好的电动机;c） 安装选配好的电池；d） 安装选配好的控制器；e) 对改装好的教练车进行外观上的美容装饰。5 纯电动C照教练车性能仿真利用ITI SimulationX软件,建立系统的总体模型,如下图5。1所示， 图5.1 系统总体模型Fig. 5.1 System total model 在第五章的设计基础上,将相关数据输入,对最大爬坡度和最高行驶速度进行仿真，具体如图5。2至图5。4：图5.2 驱动阻力特性Fig 5。2Drive resistance characteristic图5.3车速里程Fig 5。3 Car soon-mileage图5.4 车速里程Fig 5.4 Car soon-mileage通过性能仿真,其结果与设计要求基本吻合，达到了设计的目的。6 纯电动C照教练车与原车的性能对比在分析使用经济性时，电动C照教练车与样车的性能对比，如表6.1所示。表6.1 电动C照教练车与样车的性能对比Tab 6。1 The dynamoelectric C shines on the function contrast of coach car and kind car车型电动教练车原燃油教练车最高车速（km/h）48.7150最大加速度（m/s）1.13。2最大爬坡度（%）7.645续驶里程(km)100。34500由表中数据可看出来：电动C照教练车的动力性指标均比样车的要差，然而就场地教练车的训练特点而言，本文的设计预期目标正好与场地教练车的要求相吻合。电动教练车在一次充满电的情况下能够连续行驶100.34km，虽只是样车的五分一左右，但足以完成全天训练的工作量。由于教练车只白天使用，所以利用充足的夜晚时间对动力电池就能够很好的解决了其充电的问题，但特殊情况特殊对待，也可在急需用车的情况下，采用快速充电的方法对其补充电能，虽用时较短，但快速充电会导致电池性能的下降缩短其使用循环寿命,所以不建议使用快充的方法。7 结论本文以桑塔纳燃油车（SANTANNA LX）为基础，对其进行电动C照教练车的改装设计，使其符合教练车场地训练和考试的用途。并对所设计的车辆进行仿真性能试验.结果表明:满足教练车平时的使用要求，所以此次设计的燃油教练车电动化改装设计是可行的。参 考 文 献1崔胜民。新能源汽车技术M.北京:北京大学出版社，2009.92 王成元，夏加宽，孙宜标.现代电机控制技术M。北京：机械工业出版社，2009。1 3崔胜民.新能源汽车概论。北京大学出版社，2011。54陈晓丽,陈文强，曲毅。纯电动汽车驱动电机的设计.汽车与配件，2011（35）：30315王珂，尹华军.电动汽车电池技术及发展趋势.当代汽车，2010,2：6064