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(xiàng)目”電動(dòng)車轉(zhuǎn)向助力節(jié)能控制系統(tǒng)”榮獲一等獎(jiǎng)。

　　新能源汽車是國家大力提倡和扶持的產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，其中電動(dòng)汽車已駛上北京街頭，每天行駛在延慶縣街頭的電動(dòng)出租車就有50輛。細(xì)心的趙佳年同學(xué)發(fā)現(xiàn)，這些電動(dòng)車雖然非常環(huán)保，但必須天天進(jìn)行充電，每次充電要8小時(shí)，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(diǎn)少，不方便隨時(shí)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(dòng)車的耗電量，在增加行駛里程的同時(shí)，使汽車各項(xiàng)性能更加趨于完善，讓電動(dòng)車更好地服務(wù)人類，在老師的指導(dǎo)下，她開動(dòng)腦筋，提出一種新的思路。

　　以下為趙佳年同學(xué)自述：

　　我的發(fā)現(xiàn)

　　助力泵高速運(yùn)轉(zhuǎn)最耗電

　　去年假期，我在一家制動(dòng)公司實(shí)習(xí)，查閱了不少關(guān)于電動(dòng)車的資料。我發(fā)現(xiàn)電動(dòng)車最為耗電的是負(fù)責(zé)行駛和轉(zhuǎn)向的驅(qū)動(dòng)部分和負(fù)責(zé)剎車的制動(dòng)部分，因我實(shí)習(xí)的就是一家制動(dòng)公司，已經(jīng)對電動(dòng)車的制動(dòng)部分研究得很深入，所以我決定從驅(qū)動(dòng)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(dòng)車轉(zhuǎn)向助力采用常流式助力泵，在不需要轉(zhuǎn)彎時(shí)也在高速轉(zhuǎn)動(dòng)，消耗電能。目前電動(dòng)車主要是在城市內(nèi)行駛，道路情況較好，直線行駛時(shí)間占整個(gè)行駛時(shí)間的80%，助力泵一般不需要高速運(yùn)轉(zhuǎn)，所以如果通過頻率改變助力泵的轉(zhuǎn)速，就能大大節(jié)約電能。

　　我的研究

　　電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)待改進(jìn)

　　目前大多數(shù)汽車采用常流式液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)，它主要由機(jī)械轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向控制閥、轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸、轉(zhuǎn)向油泵、轉(zhuǎn)向油罐等部分組成，能提供轉(zhuǎn)向必要的助力并具有良好的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。依靠發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵給轉(zhuǎn)向系統(tǒng)供油，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速多大，油泵就出多少油?；谶@樣的工作原理，為了達(dá)到最大轉(zhuǎn)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(dòng)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)依然模仿普通汽車的這一轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)。不過由于電動(dòng)汽車本身沒有發(fā)動(dòng)機(jī)，所以需要額外準(zhǔn)備電機(jī)帶動(dòng)油泵，電機(jī)需要高速運(yùn)轉(zhuǎn)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(fèi)，減少車的續(xù)駛里程，又由于電機(jī)和油泵在高壓高速下運(yùn)轉(zhuǎn)，壽命也會受到一定的影響。

　　我的創(chuàng)意

　　采用變頻設(shè)計(jì)靈活應(yīng)對路況

　　我發(fā)現(xiàn)電動(dòng)車目前主要是在城市內(nèi)行駛，而城市的道路情況較好，據(jù)測算，電動(dòng)車直線行駛時(shí)間占整個(gè)行駛時(shí)間的80%，所以其設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)來控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，讓它在直線行駛時(shí)，電機(jī)的速度降低50%，頻率也相應(yīng)下降到25赫茲，將大大減少電機(jī)和油泵的不必要浪費(fèi)，至于轉(zhuǎn)向時(shí)的控制，我認(rèn)為應(yīng)分為三種不同的狀況進(jìn)行分別考慮。

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

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

　　三是方向盤轉(zhuǎn)角在360度到720度之間時(shí)。這種情況下主要為大轉(zhuǎn)彎或者急轉(zhuǎn)彎，電機(jī)的速度應(yīng)當(dāng)是全速。

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

　　我的成果

　　新型轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)節(jié)能40%

　　在相關(guān)企業(yè)實(shí)習(xí)時(shí)，看到電動(dòng)車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)后，我聯(lián)想到了家用的變頻空調(diào)，于是產(chǎn)生了這個(gè)創(chuàng)意。

　　我的新型電動(dòng)車轉(zhuǎn)向助力節(jié)能控制系統(tǒng)可以有效地降低電動(dòng)車轉(zhuǎn)向電機(jī)的轉(zhuǎn)速，與目前的轉(zhuǎn)向電機(jī)一直維持最高轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)理念不同，它采用變頻設(shè)計(jì)來控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)向角度不同時(shí)控制轉(zhuǎn)向電機(jī)的速度符合相應(yīng)的要求，從而降低電動(dòng)車轉(zhuǎn)向電機(jī)的轉(zhuǎn)速，節(jié)約電能，提高電機(jī)和油泵壽命，提高電動(dòng)車?yán)m(xù)駛里程。具體來說，可節(jié)約電機(jī)40%的電能，提高電機(jī)和油泵40%的壽命，使用價(jià)值較高。

　　我的設(shè)想

　　聯(lián)系車速進(jìn)一步改進(jìn)后量產(chǎn)

　　目前我的這個(gè)項(xiàng)目還處于實(shí)驗(yàn)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(dòng)車的必要部件。在材料選擇和成本控制上，應(yīng)該還有更進(jìn)一步的改進(jìn)空間。目前只是考慮了電動(dòng)車的轉(zhuǎn)向角位移，還沒有考慮車速，未來還需要聯(lián)系車速進(jìn)行一定的改進(jìn)。

　　( 編輯/董海榮 )

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