電動旅游觀光車的電氣系統簡述

肖紅千

（柳州五菱汽車工業有限公司專用車廠技術工程科，廣西 柳州 545007）

1 產品簡介

1.1 基本參數介紹

電動旅游觀光車 （圖1）外觀精致時尚，品質出眾。廣泛應用于大型風景區、別墅區、度假村、步行街、校園、機場等場所。綠色、環保?；炯夹g參數見表1。

表1 電動旅游觀光車基本參數

1.2 性能介紹

車輛容易操作，采用串勵直流電動機和無級變速器 （無離合器），使用換向開關控制車輛方向。具有以下兩個特性:①良好的加速性能 （表2）；②良好的轉矩特性 （起動轉矩和最大轉矩見圖2）。

表2 0—30 km/h加速性能

2 總體組成

車輛采用安全耐用、價格低廉的傳統鉛酸蓄電池為整車提供能量，選用技術成熟的直流電控系統。采用車載充電機，方便、可靠。總體組成見圖3。

為增加續駛里程，底盤和車身在設計時重點考慮降低車輛的整備質量，結合車輛的使用情況，合理選用質量輕的零配件。

3 動力電池組

由8個免維護的膠體密封鉛酸蓄電池串聯組成48 V動力電池組。膠體密封鉛酸蓄電池的基本參數為:規格型號3-EVF-180；標稱電壓6V；3h率額定容量180Ah；質量35kg；密封形式為膠封。

膠體密封鉛酸蓄電池成本低，可逆性好，大電流放電性能良好，使用無需加酸補水，可實現免維護。具有充電接受能力強、使用壽命長、耐振性好、自放電小、容量充足等特點。

3.1 蓄電池結構特征

1）蓄電池槽蓋采用增強ABS塑料，粘接性能好，無酸液泄露，耐腐蝕。

2）采用膠體電解質，用高純度稀硫酸和添加劑配制而成，不水化，不流動，不漏液，充電接受能力強，保護極板，電極能最大限度發揮，能抑制自放電。

3）正、負極板采用涂膏式，比能量高，大電流放電性能力強。

4）采用長壽命活性物配方，具有極強的耐深循環充放電能力。

5）蓄電池裝有單向閥，實現閥控密封，正常使用無酸霧逸出，不污染環境，安全可靠。

3.2 蓄電池的布置和安裝

因為電池數量多，質量大，又要便于維護和更換，所以，做好蓄電池的布置是車輛結構布置設計最主要的工作。在蓄電池布置時要考慮的主要問題:①整車的滿載總質量以及質量在前后軸 (車輪)上的分配中不能超過輪胎、車架、懸架、車橋等關鍵部件的最大允許承載能力，以保證整車的操縱穩定性和制動動力性；②為了保證乘員的安全，蓄電池應與乘客隔離；③蓄電池箱 (架)應有足夠的強度、剛度，能在撞車、翻車事故時保證安全。

安裝蓄電池時主要注意事項:①安裝前檢查電池有無破損、是否清潔、標記是否清晰，檢查電池電壓，正負極是否鮮明標出；②蓄電池必須正立安裝牢固，防止電池搖晃碰撞；③嚴格按照電池正負極依次接線；④為保證接線螺栓連接效果，需采用精度為1Nm的扭力扳手上緊接線螺栓。

4 電機控制器

串勵電機速度控制器的參數為:額定電壓48 V；60 min工作電流125 A；最大電流275 A；絕緣等級為F。

電機控制器具有以下特點:①大功率mosfets驅動，高頻、高效、安靜的工作模式。②無級調速及反接制動功能、完善的溫度保護和補償功能，實現熱保護和穩定輸出。③調速器接線斷路故障保護。④軟硬件看門狗保證程序正常運行。⑤電機短路保護功能防止電機短路時燒壞mosfets。⑥mosfets短路保護功能防止飛車。⑦欠電壓保護及低溫保護功能，可延長蓄電池的使用壽命。⑧外殼體采用全密封壓制鋁外殼，并經陽極氧化處理，使散熱性能良好，增強了防潮濕性能。⑨boost功能可短時提供更大的輸出電流。⑩大電流連接線采用純銅鍍錫，控制端采用自鎖插件，使連接更加可靠。?具有高溫保護電路，使控制器在過載運行時，有效地保護控制器。?過流保護功能，有效地保護直流電機。?操作順序錯誤保護功能，使操作性能更安全 （適用于加速器為電位器式、霍爾踏板式）。后退限制速度電路，能在車輛后退時，將最大行走速度降為全速時的一半，使車輛更加安全。

串勵電機控制器的外部電氣原理圖見圖4。

5 直流牽引電動機

直流牽引電動機的參數為:額定功率3 kW；額定電壓45V；額定電流87A；額定轉速2000 r/min；最高轉速3200r/min；勵磁方式為串勵；定額60min；絕緣等級為F級。

直流牽引電動機具有較高的起動轉矩、較軟的機械特性，低噪聲、無污染，負載效率達80%～90%以上，無級調速。工作頻帶寬，可在0.75～1.1倍標準電壓情況下正常工作?？煽啃愿?，運行平穩，無齒槽效應。溫升限值高于一般工業用電動機，也可以稱做行走電動機。過載能力大，瞬時過載能力可達3倍額定電流。蓄電池供電車輛用電動機的過載要求如表3所示。

如圖5所示，行走電動機宜采用較低的磁路飽和度。這樣在過載時，用相同的電流可獲得比較大的轉矩 （比較曲線上的a、b兩點）；在車輛以高于額定速度行駛時，同一速度下低飽和電機的功率比較大 （比較曲線上c和d點）；在低速時又不致從蓄電池取用過大的電流 （比較曲線上e和f點）。

表3 蓄電池供電車輛用電動機的過載要求

6 充電機

PFC車載充電機的基本參數為:輸入電壓AC85～AC265 V； 額定頻率45～65Hz； 輸出電壓指定值48 V；輸出電壓最大值68 V:輸出電流最大值25 A；功率因數≥0.98；防護等級為IP 65。

充電機內部集成有源功率因數校正 （PFC），可以實現對電網零污染，避免大電流沖擊電網；充電過程的智能溫度補償處理功能，可避免蓄電池出現過充或者欠充等原因引起的損壞，延長了蓄電池的使用壽命。同時，還具有以下保護特性:①過熱保護。當充電機內部溫度超過75℃時，充電電流自動減少；超過85℃時，充電機保護性關機；溫度下降時，自動恢復充電。②短路保護。當充電機輸出發生意外短路時，充電機自動關閉輸出，故障排除后，延遲10 s重新啟動充電。③反接保護。當電池反接時，充電機會切斷內部電路與電池的連接，不會啟動充電，且不會有任何損壞。④輸入低壓保護。當輸入交流電壓低于指定電壓，充電機保護性關機，電壓正常后自動恢復工作。

車載充電機需要做防水、抗震設計，防護等級需要達到IP 46，抗震等級需達到SAE J1378。充電機根據蓄電池的參數來調整參數 （圖6）。

充電過程可分為5個階段:①預充電階段。蓄電池接入充電器后，檢測蓄電池電壓，對于電壓在U1～U2的蓄電池或蓄電池組，以I1的電流進行恒流預充電，在蓄電池電壓達到U2（或充電時間達到t1）時轉入下一階段充電。②恒流充電階段。充電電流為I2；在充電電壓達到U3時，進入下一階段充電。③恒壓限流充電 （或者恒功率充電）階段。充電電壓分階段逐步上升至最高恒壓充電電壓U4，在恒壓充電電流下降至I3（或充電時間達到t3）時轉入下一階段。④涓流充電階段。充電電流為I4，充電最高電壓限制為U5，充電限制時間為t4。⑤浮充充電階段。充電電壓為U6，充電時間為t5。

車輛充電時間為8 h左右，充電時會產生易燃氣體，產生熱量。因此，需要注意以下幾點:①充電場地應該保持清潔、干燥、通風，遠離熱源不得少于2 m，遠離火花、煙頭等；②電源插座必須接漏電保護開關 （空氣開關等），搭鐵線必須接好；③接電源插座的電線必須用4 mm2以上，插座電流需在16 A以上，1個插座單獨供1臺車充電使用；④電源總線根據充電車輛數量加大對應的線經；⑤充電插座的引線需在8 m內，如超過需加大線經。

7 DC/DC轉換器

車輛用電器多為低壓電器，如照明車燈、刮水器、組合儀表、音響系統等。但由于取消了內燃機，原來由內燃機所帶的發電機也隨之取消。車輛12 V用電器消耗的電力將由動力電池組來提供。這就需要一個從高壓直流電 （動力電池組48 V）轉變為低壓直流電 （12 V）的電壓轉換系統，即直流至直流轉換器。

為確保車輛的電氣安全性，一般采用隔離式DC/DC轉換器，如圖7所示，其工作原理為:通過“直流—交流—直流”的方式進行變壓，再由變壓器將輸入與輸出隔離?；緟禐?輸入電壓范圍35～65 V；額定輸入電壓48 V；輸出電壓范圍11.5～12.5 V；額定輸出電壓12 V；額定功率280 W；電源形式為隔離式。

[1]馬九榮.電機工程手冊[M].北京:機械工業出版社，1996.

[2]中國超威電源有限公司.動力用膠體密封鉛酸蓄電池使用說明書[Z].

[3]王兆安.電力電子技術[M].北京:機械工業出版社，2006.

[4]杭州鐵城信息科技有限公司.1500W高頻/PFC車載充電機說明書[Z].