燃油汽車改純電動汽車的實踐研究

白寧山，侯鎖軍，趙向陽，閆君杰

（河南工學院 汽車工程系，河南 新鄉 453003）

伴隨全球經濟一體化發展的逐步深入及社會大眾生活水平的日益改善，近年來全球各國越來越倡導對生態環境的保護，而汽車排放便屬于造成環境污染的一項重要因素。為了切實縮減汽車排放，研究人員展開了大量的研究，諸如采用無鉛汽油、推廣電噴發動機縮減能耗提升燃燒有效率、應用三元催化裝置等等，然而均無法實現零排放。現階段，唯一可實現零排放的方法即為推廣純電動汽車。在此背景下，近年來一些發達國家紛紛對純電動汽車展開大力研究，并收獲十分可觀的研究成果。我國對環境保護同樣十分重要，并針對純電動汽車研究事業投入了大量的人力、物力。由此可見，對燃油汽車改純電動汽車開展研究，有著十分重要的現實意義。

1 燃油汽車與電動汽車的對比

（1）燃油汽車與電動汽車結構對比。燃油汽車指的是依托石油產品用以能源，經由在內燃機中燃燒釋放出能量以獲取動力，并通過變速器實現驅動控制的車輛。電動汽車指的是依托車載電源所提供的動力，借助電機驅動車輪行駛，滿足道路交通、安全法規一系列要求的車輛。相較于燃油汽車，電動汽車是以蓄電池作為能源，通過電動機實現驅動并結合調速器開展速度調節。燃油汽車與電動汽車在結構上最大的不同在于動力系統和能源供應系統。燃油汽車改純電動汽車最主要的改動是用相應的蓄電池、電動機、調速器等相關設備對燃油汽車原本的發動機、離合器總成、三元催化裝置、油箱等進行取代。值得一提的是，電動汽車是無需排氣管的。

（2）燃油汽車與電動汽車使用成本對比。對燃油汽車與電動汽車使用成本進行對比，燃油汽車相關成本數據——百公里成本=百公里耗油量×百公里成本=10L×6.5元/L=65元；電動汽車相關成本數據——百公里成本=百公里耗電量×百公里成本=25kWh×0.6元/L=15元。另外，將燃油汽車改裝成電動汽車還可顯著縮減CO2排放量。由此表明，電動汽車不論在經濟效益還是在社會效益上都顯著優于燃油汽車。

2 電動汽車不同系統的選擇

（1）蓄電池的選擇。蓄電池選擇主要參數包括蓄電池種類、蓄電池容量及蓄電池電壓等相關內容。選擇過程中，一方面要考慮汽車改裝后的動力性指標，一方面要考慮汽車改裝后的性價比。鉛酸電池憑借其技術發展相對完善，比功率也相對大，同時成本較低，所以得到了較為廣泛的推廣。同時，鉛酸蓄電池有著較高的電壓，在相應功率前提下，電流相對小，有助于縮減線路的功率損失，另外在安全性及電子元件性能的影響下，電壓同樣不宜過高，通常不可超過240V。蓄電池種類選擇完畢后，蓄電池容量與蓄電池質量呈正相關關系，并且伴隨蓄電池容量的提升，還可使汽車續駛里程得到提升，不過蓄電池質量提升還受到汽車空間結構及底板承載水平的制約，因而蓄電池容量同樣不宜過高。

（2）電動機的選擇。電動汽車電動機各項參數分別由電動機種類、電動機額定功率及電動機額定轉速等組成。對于電動汽車特征而言，主要包括：①應當具備過載能力強、瞬時功率高、加速性能優、使用周期長等特征；②應當具備相對高的轉速，從而確保汽車可于平坦道路上實現快速行駛；③汽車減速過程中可達成再生制動，對電能予以回收并反饋至蓄電池，確保汽車具備最理想能量的利用率；④汽車運行期間，具備良好、穩定的效率，從而提升汽車單次充電的行駛里程；⑤具備過載保護功能。除此之外，還要求電動汽車電動機要具備極佳的可靠性，可于相對惡劣的環境下實現長時間運行，結構不宜太過復雜，適用于批量生產，使用維修便捷等特征。例如，選擇永磁同步無刷直流電動機系統用以改裝的動力系統。汽車設計時速最高為50km/h，可計算得出電動機的額定功率，公式如下：

其中，m指的是車的重量；f指的是滾動摩擦系數；Cp指的是風阻系數；A指的是迎風面積；Vmax指的是汽車最高設計時速；ηT指的是轉動速率。

汽車設計常規時速最高為30km/h，可計算得出電動機的額定轉速，公式如下：

其中，ig指的是傳動比；i0指的是主減速比；Vn指的是汽車設計常規時速；r指的是滾動半徑。

（3）調速器選擇。在對調速器進行選擇過程中，第一步要考慮對電動機功率要求予以滿足；其次，還應當考慮調速器可結合汽車行駛要求，依據預定的調速邏輯對電動機開展調節。

3 燃油汽車改純電動汽車實例研究

以某汽車品牌老款轎車改純電動汽車為例，自外觀上而言，汽車經改造后并不會發生顯著變化，但憑借其極低的行駛噪音，便讓人們迅速發現它與燃油汽車的不同之處。汽車改造過程中，需要將原車的發動機、離合器總成、三元催化裝置、油箱、排氣管等一一拆除。電動機經由定制的適配盤與變速器開展連接。重新裝置的電源控制單元對電機運轉開展調節。50kW的控制器，可將電池300V直流電轉化成240V三相交流電，以實現對電機的驅動。將電池組設置于車底板下方，數十個鉛酸電池單元被分組安放，平均劃分成兩組，總計可形成300V的直流電源。

電機同時還可實現對動力轉向泵、水泵及空調壓縮機等驅動。因為常規的發動機已被拆除，所以要想實現制動阻力的功能，則應當再添加一個真空泵，從而為阻力提供真空源保障。采用常規自動變速器換擋裝置取代原本的手動換擋桿，同時將變速器固定設置于2擋，與此期間，換擋裝置只是內部裝置的小開關，用以調節汽車的前進或者倒退。為了提高汽車的安全性能，油門裝置可選取雙電位計措施。控制器一并對兩個傳感器信號進行接收讀取，同時對它們形成的油門位置信號一致與否進行評定。倘若存在兩個有區別的油門位置信號，系統便會停止運行。于汽車暖風系統中增加一個電加熱裝置，從而為暖風提供熱源。將充電接口取代原本的加油口，可直接連接外界240V或者120V電源進行充電。同時，還裝置一個備用的電磁感應充電插口；另外選取電壓表或者電量表取代處在后牌照架后方油量表，以對汽車電池電量進行監控。

本燃油汽車經電動化改裝后，續駛里程可達到90km，百公里加速僅需15s，電池總重量為600kg，再充電耗電量為15kWh，電池使用周期為4～5年。同時，運營成本相比于原本燃油汽車得到顯著降低。即便每次續駛里程不夠長，然而針對多數情況下在城市內行駛的駕駛員，該種改裝明顯具備較大的優勢。

4 結語

總而言之，伴隨全球生態環境污染及能源危機問題的越來越嚴峻，尤其是伴隨電動汽車相關技術的不斷發展，使電動汽車所具備的優勢越來越凸顯。結合國內外汽車技術發展形勢而言，有著環保優勢的綠色汽車勢必成為今后汽車的發展方向，純電動汽車憑借其零排放的獨特優勢，將在其中扮演十分重要的角色。鑒于此，相關人員務必要不斷鉆研研究、總結經驗，提高對燃油汽車與電動汽車對比的有效認識，強化對電動汽車不同系統選擇的全面分析，不斷促進燃油汽車改純電動汽車的順利進行。

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