电动车论坛

标题: 我来串门，顺便把电池分坛回一网友的贴顺过来 [打印本页]

作者: 四川办事处 时间: 2007-10-29 11:19
标题: 我来串门，顺便把电池分坛回一网友的贴顺过来
本来这张贴是在电池分坛回一网友的，我对电动车汽车没有多少研究，请这边的朋友帮忙分析。

有人对铅酸电池用于电动汽车持悲观态度，所以我有了下面的分析，先提出理论:
   1、在惯性参照系内（下面我说的全是在惯性参照系内的运动，那些在火车上开汽车的事就不扯了，我不再另行说明），一切宏观物体（原子、分子、电荷等我没有研究）在任何情况下，在不受外力的作用时，总保持静止或匀速直线运动（这里指的是低速运动，光速运动的物质我也没研究）状态。
   2、物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同，力和加速度同时产生、同时变化、同时消逝。用公式表式是∑F = ma。
   3、然后，两个体系之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上。
   4、一个系统不受外力或所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。

   有了上面的理论基础，我们来分析电动汽车的运动。根据理论1，电动车汽车能在路上从零速度开始加速地“跑”起来，肯定得有力的作用，我们就叫这个力是汽车的牵引力吧。根据理论3，牵引力一定会遇到一个相反方向的反作用力，我们就叫这个反作用力为汽车运动阻力吧，根据理论2，汽车加速时牵引力一定大于这个阻力，又根据理论3，当汽车均速前进时，这个牵引力与阻力大小相等且方向相反。根据理论4，汽车移动时所消耗的总动量等于汽车动力系统所产生的总动量，也等于加入汽车的总动量（如汽油燃烧的热量或电动汽车的充电量），被其它单位用于非运动所消耗的部分暂时不计。
   现在我们来做一些计算，如果我们要设计一辆最高时速为80公里/小时的，续行里程为200公里，重量为1吨的电动汽车，我们估算一下需要多少铅酸电池。汽车从静止到运动时，牵引力肯定大于阻力，在汽车运动过程中，如果功率恒定，速度就会增加，牵引力会不断减小，当减小到与阻力相等时，速度达到最大值。只要计算出这个阻力，就能计算出所需电机功率、电池电压、电流和容量等。但是要计算这个阻力要涉及工程、机械、流体等一系列物理计算公式，我们这里就不讲复杂了。一般汽车以80公里的速度行驶时我们估算阻力为汽车重量的0.05倍，9取10，就是500牛，500N乘以里程80000米就是功，再除以3600秒就是功率，结果约为11100W，如果电机效率是80%，电机的设计功率应该约为14KW，如果采用72V直流电，80公里/小时速度下的总电流为14KW/72V=190A，如果用20AH铅酸电池保证0.4C放电，并联每组电池的电流为8A，190/8约为24组72V20AH电池，24*6*7约为1000公斤。
   哈哈，电池重量等于整车重量了，怎么办？增加电流电池受不了，增加电压电屁股，所以只能减速减功率了，如果最高速度下降到60公里/小时，相当于功率下降到75%，也可估为总电流下降到75%，电池重量就可以下降到整车重量的75%。
   所以，电动汽车使用20AH小密铅酸电池设计的速度基本在60公里/小时左右，里程在120公里左右，电池占整车重量75%左右，当然，可以牺牲某一方面指标获得另一方面的提升，比如里程短点，电池占整车重量比就少点；整车设计重点，电池的重量占比还可以大点点。当然，如果能生产一种性能高一倍的铅酸电池，比如卷绕式铅酸电池，这个电动汽车的指标就可以提高一倍。
   铅酸电池用于电动汽车没有那么悲观吧，至少设计“观光车”、“主妇车”、“点对点车”等非高速汽车还是可以的。也不排除铅酸电池技术和生产的进步可以设计更好的电动汽车。

作者: 大林子 时间: 2007-10-29 14:18
给我在城市出门代步风光风光还是不错的，没指望它能上高速。

作者: 电容车 时间: 2007-10-29 16:32
支持,人类现阶段技术,只能做低速度短程电动车.

作者: chack 时间: 2007-10-30 20:47
电动汽车应该设计成轻量化的,包括电瓶整车重量应该控制在150公斤以内(理想情况100公斤),电机功率700-1000W,乘员1-2人(以1人为主需要时最多可乘坐两大人加一小孩),座位分布为前后式类似摩托车的座位布局,可有效节省骄厢空间,进而减轻整车重量,单人驾驶时可以轻松达到时速40,续行60的性能指标,基本可以满足短途代步使用,电瓶寿命2年,费用可想而知非常低.

其实这个车我已经设计完了,只是没有赞助商,自己居住的城市也不让跑,所以一直没开工实验,有感兴趣的厂商我们可以探讨,我在这里不多介绍了,只把重量分解一下,车架:20公斤(包括管材及专用方向机),车轮:20公斤(包括两个轮毂电机),车身:20公斤(包括坐椅灯光(LED)系统,材料采用薄型玻璃钢(或ABS塑料)加PV玻璃),内饰加仪表控制器等杂件:10公斤,电瓶40-80公斤(72-20电瓶一套或两套),这个重量我是经过仔细计算的,上下相差应该不会太多.

作者: 论坛 时间: 2007-10-31 03:17
够轻，够省。
有没有考虑电机的双绕组结构？四轮车讲究的就是启动力度（爬坡能力），速度次之。

作者: jsddc 时间: 2007-10-31 11:58
仁者见仁，智者见智
多年来我用凌鹰三轮电动摩托车，感觉不错。充一次电，跑个70-80公里，常年不用修车，最高车速45公里/小时，开起来比摩托慢，但起步比摩托快，警察从不管。四节电池用了5年，平均年支出不到300元，经济上是划算的。市内短途跑跑，真得比汽车爽多了。
电动汽车从没对其指望过，一不好上牌，二不实用，三跑不远，四寿命短。这一问题国内短期解决不了。出门远行都用汽车的。
电动自行车，一速度慢，二吃不了苦，三骑时不舒服，四行程短。

作者: chack 时间: 2007-10-31 13:48

原帖由论坛于 2007-10-31 03:17 发表
够轻，够省。
有没有考虑电机的双绕组结构？四轮车讲究的就是启动力度（爬坡能力），速度次之。

这个问题我考虑过,我认为对于城市代步用车来说启动性能比最高速度更为重要,城市交通经常需要启动停车,没有好的启动性能车子开起来会很别扭,另外电机启动时工作于高效率状态更能节省电能,增加续行里程,所以对这个问题也考虑的很多,但我是业余制作故没考虑定做电机,目前的解决方案是低压启动,高压行驶,启动时电瓶自动并联可提供较大的启动电流,行驶时电瓶自动串联可提供尽可能高的行驶速度,两种方式通过检测运行速度自动完成转换,如果工厂化批量生产肯定要考虑电机的结构,以便从整体上提高车辆的效率.

作者: 论坛 时间: 2007-10-31 16:25

原帖由 chack 于 2007-10-31 13:48 发表

这个问题我考虑过,我认为对于城市代步用车来说启动性能比最高速度更为重要,城市交通经常需要启动停车,没有好的启动性能车子开起来会很别扭,另外电机启动时工作于高效率状态更能节省电能,增加续行里程,所以对这 ...

结构思路不错。
轻型化的轮毂电机驱动方式，在没有合适的内变速以前，如果要商品化，只有走双绕组这条路。再结合你采用的供电办法，可以在纯电动方式上做到最好。

作者: chack 时间: 2007-11-1 11:28

原帖由论坛于 2007-10-31 16:25 发表

结构思路不错。
轻型化的轮毂电机驱动方式，在没有合适的内变速以前，如果要商品化，只有走双绕组这条路。再结合你采用的供电办法，可以在纯电动方式上做到最好。

其实还有条路也很不错,就是采用高速有齿电机,其优点是低速时的高效,这点对纯电池驱动的车辆来说非常重要,可惜的是齿轮寿命不够长,维修费用较高,如果齿轮质量过关,我肯定会首选高速有齿轮毂电机.

作者: 论坛 时间: 2007-11-1 11:44
这条路只要是搞这个的都在考虑之中。问题是单一的减速也只是把电机的效率区域移向了低速区而已。而且，这个低速区的变化范围比较大，就算减速了，在此区域的效率仍不是很理想，就是说还有更好的分配方法。
相对实用、经济的是三档内变速，低速区2档和高速区一档（高速区可以直通，但要配套考虑电机直通的效率），只是现在还没出现商品化。
单机械减速，综合起来比不上双绕组电机的双速方案。但双档机械变速，双绕组的就不能比了。

作者: 论坛 时间: 2007-11-1 11:52
忘了说齿轮寿命
对于电动汽车一类的产品，齿轮问题在成本考虑上就不会那么明显，也因此齿轮传动的寿命问题就不会是主要矛盾。
所见的齿轮问题，并非真正技术问题，而是局限于成本考虑下的“技术问题”。
另外，别指望拿现有的方式（以及产品）来构想（构成）电动汽车。路很窄

作者: chack 时间: 2007-11-1 14:35

原帖由论坛于 2007-11-1 11:44 发表
这条路只要是搞这个的都在考虑之中。问题是单一的减速也只是把电机的效率区域移向了低速区而已。而且，这个低速区的变化范围比较大，就算减速了，在此区域的效率仍不是很理想，就是说还有更好的分配方法。
相对实用、经济的是三档内变速，低速区2档和高速区一档（高速区可以直通，但要配套考虑电机直通的效率），只是现在还没出现商品化。
单机械减速，综合起来比不上双绕组电机的双速方案。但双档机械变速，双绕组的就不能比了。

是的,连我业余爱好者都这样想,专业做这个的肯定想到了,

三档内变速当然最实用的,其变速机构与电子线路相结合,理论上很容易就可以生产出自动变速的产品,有点类似高档车的自动变档.可惜的是目前还没有这类产品投放市场.

双绕组电机的工作原理及性能优点我不是很清楚,只是从它的名字上理解应该有专门低速运行的绕组,故无法与单减速电机相比较,希望这位网友能提供一些有关性能指标及工作参数,

原帖由论坛于 2007-11-1 11:52 发表
忘了说齿轮寿命
对于电动汽车一类的产品，齿轮问题在成本考虑上就不会那么明显，也因此齿轮传动的寿命问题就不会是主要矛盾。
所见的齿轮问题，并非真正技术问题，而是局限于成本考虑下的“技术问题”。
另外 ...

齿轮问题上我的观点与你稍有不同,我认为是必须认真对待的,目前轮毂电机内的齿轮不做改进的话绝对不可用在电动四轮车上,因为我设计的车子期望的启动性能是很好的,启动时需要电机提供较大的驱动力,对齿轮的要求相对更高一些,而用户是不管损坏的原因的,它的短寿肯定会影响到整车信誉.另外齿轮质量的不稳定也会影响整车质量的稳定性.这个质量隐患必须消灭在设计定型之前.

当然了,你说的"这并非是真正的技术问题",这点我是同意的,毕竟解决这个问题并不困难,只是目前市场上还见不到高质量的高速有齿电机,故我的设计没考虑采用这种电机.

作者: 论坛 时间: 2007-11-1 15:57
有空去了解一下双绕组电机，配合你的供电方式很有好处。你去看看市面上的“双动力”电摩电机就行了。
简单和你说一下：在低速绕组方式，你用低压并联的电瓶供电，在达到最大功率时（比如800W）,由于额定转速低、输出转矩大，在设定效率区段完成启动所需的大力矩要求。因为电池并联，单串电池负担电流减半，但实际总电流还是800W/电压这个样子。在高速绕组方式，你用高压串联的电瓶供电，在达到最大功率时（800W），由于额定转速高、扭矩小（但平衡设计后世能配合高速需要的），在设定效率区域完成高速运转的目的。这两者仅仅是通过改变电机绕组方式达到电机不同额定速度、不同效率区域、但总功率相同的目的。
再简单的说：相当于有两个功率一样的电机，一个高速小扭矩（高电压、小电流），一个低速大扭矩（低电压、大电流）。

我看你目前的“最佳选择”，应该是采用“铁鹰减速电机”比较直接。不选带有离合器的那种，可以双向运转（购买时要说明），还可刹车回电。目前铁鹰电机做得比较过关。但仍然属于那种考虑成本的设计方式，还不是理想的（常规、合格的）方式。对于你这种轻型4轮车已经能够满足了。

作者: chack 时间: 2007-11-1 19:34
谢谢指导,我会找找这方面的数据资料,从你上面的简单介绍,给我的直观感觉是双绕组电机的高效率平台比较宽,比较适合我的思路,电机换了,我的控制器思路也要变,有时间我再仔细斟酌.

铁鹰电机我曾经考虑过,也试骑过采用铁鹰电机驱动的电摩,其速度及启动性能都比较适合我的设计,担心的一点就是齿轮的寿命,据我所知齿轮不在电机的保修范围内,一套(3个)尼龙齿轮的售价是120元,铁鹰厂家有通过卖齿轮赚钱的嫌疑,如果经常坏会严重影响整车厂的信誉.,当然了我自己做着玩则另当别论,我可以弄套金属齿轮,但如果是批量生产这个问题必须考虑.

作者: 论坛 时间: 2007-11-2 01:47
120元应该是老皇历了吧？全套才多少啊？你要是真配套生产了，作为易损件免费给你也是可能的。
估计等你采用的时候，可以用上铁齿了。

作者: chack 时间: 2007-11-2 09:22
120元是今年夏天时的价格,但愿象你说的,那样我的设计会很简单

作者: 四川办事处 时间: 2007-11-2 12:01

原帖由论坛于 2007-11-1 15:57 发表
有空去了解一下双绕组电机，配合你的供电方式很有好处。你去看看市面上的“双动力”电摩电机就行了。
简单和你说一下：在低速绕组方式，你用低压并联的电瓶供电，在达到最大功率时（比如800W）,由于额定转速低 ...

说得很对

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