在今年3月舉行的第32屆安捷倫北京青少年科技創(chuàng)新大賽中，趙佳年的項目”電動車轉向助力節(jié)能控制系統(tǒng)”榮獲一等獎。

　　新能源汽車是國家大力提倡和扶持的產(chǎn)業(yè)項目，其中電動汽車已駛上北京街頭，每天行駛在延慶縣街頭的電動出租車就有50輛。細心的趙佳年同學發(fā)現(xiàn)，這些電動車雖然非常環(huán)保，但必須天天進行充電，每次充電要8小時，可只能行駛120公里;對出租車來說，充電后的行駛里程太短，而且因充電站點少，不方便隨時充電，因此這批車只能在延慶縣城行駛，有很大的局限性。她希望能找到一種方法來節(jié)約電動車的耗電量，在增加行駛里程的同時，使汽車各項性能更加趨于完善，讓電動車更好地服務人類，在老師的指導下，她開動腦筋，提出一種新的思路。

　　以下為趙佳年同學自述：

　　我的發(fā)現(xiàn)

　　助力泵高速運轉最耗電

　　去年假期，我在一家制動公司實習，查閱了不少關于電動車的資料。我發(fā)現(xiàn)電動車最為耗電的是負責行駛和轉向的驅動部分和負責剎車的制動部分，因我實習的就是一家制動公司，已經(jīng)對電動車的制動部分研究得很深入，所以我決定從驅動部分入手，研究是否有可以修正提高的地方。

　　我發(fā)現(xiàn)電動車轉向助力采用常流式助力泵，在不需要轉彎時也在高速轉動，消耗電能。目前電動車主要是在城市內行駛，道路情況較好，直線行駛時間占整個行駛時間的80%，助力泵一般不需要高速運轉，所以如果通過頻率改變助力泵的轉速，就能大大節(jié)約電能。

　　我的研究

　　電動汽車轉向設計待改進

　　目前大多數(shù)汽車采用常流式液壓轉向助力系統(tǒng)，它主要由機械轉向器、轉向控制閥、轉向動力缸、轉向油泵、轉向油罐等部分組成，能提供轉向必要的助力并具有良好的轉向穩(wěn)定性。依靠發(fā)動機帶動油泵給轉向系統(tǒng)供油，發(fā)動機轉速多大，油泵就出多少油?；谶@樣的工作原理，為了達到最大轉向要求，必須保證油泵的油流量和油壓始終是最大值。

　　現(xiàn)有的電動汽車轉向系統(tǒng)依然模仿普通汽車的這一轉向設計。不過由于電動汽車本身沒有發(fā)動機，所以需要額外準備電機帶動油泵，電機需要高速運轉來保證油泵的油流量和油壓的最大值，這既會造成電池的不必要浪費，減少車的續(xù)駛里程，又由于電機和油泵在高壓高速下運轉，壽命也會受到一定的影響。

　　我的創(chuàng)意

　　采用變頻設計靈活應對路況

　　我發(fā)現(xiàn)電動車目前主要是在城市內行駛，而城市的道路情況較好，據(jù)測算，電動車直線行駛時間占整個行駛時間的80%，所以其設計理念不必與需要保證多彎山路行駛的汽車保持一致。如果采用變頻設計來控制轉向系統(tǒng)，讓它在直線行駛時，電機的速度降低50%，頻率也相應下降到25赫茲，將大大減少電機和油泵的不必要浪費，至于轉向時的控制，我認為應分為三種不同的狀況進行分別考慮。

　　一是方向盤轉角在4度范圍內進行調整時。這種情況主要是在道路行駛中的微調，和直線行駛幾乎沒有區(qū)別，電機的速度保持不變。

　　二是方向盤轉角大于4度，小于360度時。這種情況下主要是柔和轉彎，電機的速度隨著轉角的變化而呈線性變化，到360度時為全速。

　　三是方向盤轉角在360度到720度之間時。這種情況下主要為大轉彎或者急轉彎，電機的速度應當是全速。

　　由于電機和油泵直接連接時，油泵的轉速和電機相等，在電機的速度因轉角不同而發(fā)生變化時，油泵的速度也隨之發(fā)生相應變化。車輛直線行駛時，打出的油較少，油泵的磨損也較小。

　　我的成果

　　新型轉向助力系統(tǒng)節(jié)能40%

　　在相關企業(yè)實習時，看到電動車的轉向系統(tǒng)后，我聯(lián)想到了家用的變頻空調，于是產(chǎn)生了這個創(chuàng)意。

　　我的新型電動車轉向助力節(jié)能控制系統(tǒng)可以有效地降低電動車轉向電機的轉速，與目前的轉向電機一直維持最高轉速的設計理念不同，它采用變頻設計來控制轉向系統(tǒng)，在轉向角度不同時控制轉向電機的速度符合相應的要求，從而降低電動車轉向電機的轉速，節(jié)約電能，提高電機和油泵壽命，提高電動車續(xù)駛里程。具體來說，可節(jié)約電機40%的電能，提高電機和油泵40%的壽命，使用價值較高。

　　我的設想

　　聯(lián)系車速進一步改進后量產(chǎn)

　　目前我的這個項目還處于實驗室樣品階段，后期希望通過市場化的批量生產(chǎn)，使之成為電動車的必要部件。在材料選擇和成本控制上，應該還有更進一步的改進空間。目前只是考慮了電動車的轉向角位移，還沒有考慮車速，未來還需要聯(lián)系車速進行一定的改進。

　　( 編輯/董海榮 )

返回第一電動網(wǎng)首頁 >