燃油汽车改纯电动汽车的实践研究

白宁山，侯锁军，赵向阳，闫君杰

（河南工学院 汽车工程系，河南 新乡 453003）

伴随全球经济一体化发展的逐步深入及社会大众生活水平的日益改善，近年来全球各国越来越倡导对生态环境的保护，而汽车排放便属于造成环境污染的一项重要因素。为了切实缩减汽车排放，研究人员展开了大量的研究，诸如采用无铅汽油、推广电喷发动机缩减能耗提升燃烧有效率、应用三元催化装置等等，然而均无法实现零排放。现阶段，唯一可实现零排放的方法即为推广纯电动汽车。在此背景下，近年来一些发达国家纷纷对纯电动汽车展开大力研究，并收获十分可观的研究成果。我国对环境保护同样十分重要，并针对纯电动汽车研究事业投入了大量的人力、物力。由此可见，对燃油汽车改纯电动汽车开展研究，有着十分重要的现实意义。

1 燃油汽车与电动汽车的对比

（1）燃油汽车与电动汽车结构对比。燃油汽车指的是依托石油产品用以能源，经由在内燃机中燃烧释放出能量以获取动力，并通过变速器实现驱动控制的车辆。电动汽车指的是依托车载电源所提供的动力，借助电机驱动车轮行驶，满足道路交通、安全法规一系列要求的车辆。相较于燃油汽车，电动汽车是以蓄电池作为能源，通过电动机实现驱动并结合调速器开展速度调节。燃油汽车与电动汽车在结构上最大的不同在于动力系统和能源供应系统。燃油汽车改纯电动汽车最主要的改动是用相应的蓄电池、电动机、调速器等相关设备对燃油汽车原本的发动机、离合器总成、三元催化装置、油箱等进行取代。值得一提的是，电动汽车是无需排气管的。

（2）燃油汽车与电动汽车使用成本对比。对燃油汽车与电动汽车使用成本进行对比，燃油汽车相关成本数据——百公里成本=百公里耗油量×百公里成本=10L×6.5元/L=65元；电动汽车相关成本数据——百公里成本=百公里耗电量×百公里成本=25kWh×0.6元/L=15元。另外，将燃油汽车改装成电动汽车还可显著缩减CO2排放量。由此表明，电动汽车不论在经济效益还是在社会效益上都显著优于燃油汽车。

2 电动汽车不同系统的选择

（1）蓄电池的选择。蓄电池选择主要参数包括蓄电池种类、蓄电池容量及蓄电池电压等相关内容。选择过程中，一方面要考虑汽车改装后的动力性指标，一方面要考虑汽车改装后的性价比。铅酸电池凭借其技术发展相对完善，比功率也相对大，同时成本较低，所以得到了较为广泛的推广。同时，铅酸蓄电池有着较高的电压，在相应功率前提下，电流相对小，有助于缩减线路的功率损失，另外在安全性及电子元件性能的影响下，电压同样不宜过高，通常不可超过240V。蓄电池种类选择完毕后，蓄电池容量与蓄电池质量呈正相关关系，并且伴随蓄电池容量的提升，还可使汽车续驶里程得到提升，不过蓄电池质量提升还受到汽车空间结构及底板承载水平的制约，因而蓄电池容量同样不宜过高。

（2）电动机的选择。电动汽车电动机各项参数分别由电动机种类、电动机额定功率及电动机额定转速等组成。对于电动汽车特征而言，主要包括：①应当具备过载能力强、瞬时功率高、加速性能优、使用周期长等特征；②应当具备相对高的转速，从而确保汽车可于平坦道路上实现快速行驶；③汽车减速过程中可达成再生制动，对电能予以回收并反馈至蓄电池，确保汽车具备最理想能量的利用率；④汽车运行期间，具备良好、稳定的效率，从而提升汽车单次充电的行驶里程；⑤具备过载保护功能。除此之外，还要求电动汽车电动机要具备极佳的可靠性，可于相对恶劣的环境下实现长时间运行，结构不宜太过复杂，适用于批量生产，使用维修便捷等特征。例如，选择永磁同步无刷直流电动机系统用以改装的动力系统。汽车设计时速最高为50km/h，可计算得出电动机的额定功率，公式如下：

其中，m指的是车的重量；f指的是滚动摩擦系数；Cp指的是风阻系数；A指的是迎风面积；Vmax指的是汽车最高设计时速；ηT指的是转动速率。

汽车设计常规时速最高为30km/h，可计算得出电动机的额定转速，公式如下：

其中，ig指的是传动比；i0指的是主减速比；Vn指的是汽车设计常规时速；r指的是滚动半径。

（3）调速器选择。在对调速器进行选择过程中，第一步要考虑对电动机功率要求予以满足；其次，还应当考虑调速器可结合汽车行驶要求，依据预定的调速逻辑对电动机开展调节。

3 燃油汽车改纯电动汽车实例研究

以某汽车品牌老款轿车改纯电动汽车为例，自外观上而言，汽车经改造后并不会发生显著变化，但凭借其极低的行驶噪音，便让人们迅速发现它与燃油汽车的不同之处。汽车改造过程中，需要将原车的发动机、离合器总成、三元催化装置、油箱、排气管等一一拆除。电动机经由定制的适配盘与变速器开展连接。重新装置的电源控制单元对电机运转开展调节。50kW的控制器，可将电池300V直流电转化成240V三相交流电，以实现对电机的驱动。将电池组设置于车底板下方，数十个铅酸电池单元被分组安放，平均划分成两组，总计可形成300V的直流电源。

电机同时还可实现对动力转向泵、水泵及空调压缩机等驱动。因为常规的发动机已被拆除，所以要想实现制动阻力的功能，则应当再添加一个真空泵，从而为阻力提供真空源保障。采用常规自动变速器换挡装置取代原本的手动换挡杆，同时将变速器固定设置于2挡，与此期间，换挡装置只是内部装置的小开关，用以调节汽车的前进或者倒退。为了提高汽车的安全性能，油门装置可选取双电位计措施。控制器一并对两个传感器信号进行接收读取，同时对它们形成的油门位置信号一致与否进行评定。倘若存在两个有区别的油门位置信号，系统便会停止运行。于汽车暖风系统中增加一个电加热装置，从而为暖风提供热源。将充电接口取代原本的加油口，可直接连接外界240V或者120V电源进行充电。同时，还装置一个备用的电磁感应充电插口；另外选取电压表或者电量表取代处在后牌照架后方油量表，以对汽车电池电量进行监控。

本燃油汽车经电动化改装后，续驶里程可达到90km，百公里加速仅需15s，电池总重量为600kg，再充电耗电量为15kWh，电池使用周期为4～5年。同时，运营成本相比于原本燃油汽车得到显著降低。即便每次续驶里程不够长，然而针对多数情况下在城市内行驶的驾驶员，该种改装明显具备较大的优势。

4 结语

总而言之，伴随全球生态环境污染及能源危机问题的越来越严峻，尤其是伴随电动汽车相关技术的不断发展，使电动汽车所具备的优势越来越凸显。结合国内外汽车技术发展形势而言，有着环保优势的绿色汽车势必成为今后汽车的发展方向，纯电动汽车凭借其零排放的独特优势，将在其中扮演十分重要的角色。鉴于此，相关人员务必要不断钻研研究、总结经验，提高对燃油汽车与电动汽车对比的有效认识，强化对电动汽车不同系统选择的全面分析，不断促进燃油汽车改纯电动汽车的顺利进行。

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