电动汽车发展综述

轴向之间的预紧以及间隙、滚珠丝杠螺母副中的主要零件都提前经过相关处理等优点；所选取的联轴器需要具有便捷定位、无反向间隙、可反复装卸、可补偿轴角度偏差等优势。具体的车床数控改造总体方案如图一所示。

轨为一个润滑点；纵向的进给丝杠螺母副润滑作为一个润滑点，最后一个润滑点为横向的进给丝杠螺母副润滑。

2.2.润滑设计

润滑设计方面主要设计方向就是滚珠丝杠，首先需要确定滚珠丝杠副的参数[2]。

额定动载荷Ca：这是滚珠丝杠可以承受最大的动负荷，它的计算公式为：Fm=（2750+481.25）/3=1077N，Ca=2.71Fm=1077*2.71=2912N。

额定静载荷Cao：该值为当滚珠丝杠副处于低速的工作状态下，出现的破坏主要形式为滚道的表面接触点出现塑性变性的形变，且形变量超出了可允许值的范围，静负荷的计算公式为Cmo=Kr*Kh*Kmax，当Cao＞Cmo时，Cao＞

大于Fa。

当滚珠丝杠出现共振现象的时候，其旋转时的转速达到了临界转速，该极限转速的公式用Nc表示为： 。

在G-J形式中，当K=2.5的时候，极限转速满足n＜0.8Nc。

而滚珠轴向的接触刚度则为：螺母的支撑刚度为：

因此，采用的滚珠丝杠设计如图三所示。　　

图一 车床数控改造总体方案示意图

1.2.经济型数控车床纵向进给系统改造纵向经济机构需要有滚珠丝杠螺母副、伺服电动机以及中间的一级传动齿轮副共同组成；将原机床中的光杠、丝杠、进给箱以及溜板箱和安装座完全撤除，同时将滚珠丝杠以及其他方面相关零件和装置进行安装，在车床床尾处安装纵向减速箱和驱动伺服电机，安装过程中需注意不要占据丝杠的空间，对原来的机床进给箱安装孔以及新配置的销钉安装设计齿轮箱体进行充分的应用；在原来的丝杆位置继续安装滚珠丝杠，两头继续采取原先的固定形式，为了方便对滚珠丝杠螺母副进行安装，丝杠并非一个整体，采用的为分体形式，通过对连接套筒的刚性进行应用而连接起来的丝杠[1]。

经济型数控车床纵向进给系统润滑设计2.1.润滑方式的选择

当前采用的诸多润滑方式有三种，第一种是手工润滑，第二种是油池飞溅润滑，第三种是自动送油润滑。随着科学技术的进步和发展，自动化技术应用范围越发广泛和频繁，因此，第一种润滑方式使用已经变得越来越少，在本次的研究设计中，对润滑系统在开展设计时，共选取出六个不同的润滑点，分别为床鞍上的两个导轨，每个导轨为一个润滑点；托板上两个导轨，每个导

Cmo=1.5*1375*2=4125N。

图三 滚珠丝杠设计示意图

结束语：

本次研究中所设计出来的数控车床纵向进给系统在实际的生产过程中已经得到了正式的应用，并且广受生产方面工作人员以及使用用户的好评以及良好反应，随着我国社会经济以及科学技术的飞速发展，该项系统还会得到进一步的改

图二 单螺母、双螺母变形量规律

选定参数后，需对其进行进一步的核算。滚珠丝杠副预加的负荷：滚珠与螺纹滚道之间会由于轴向力导致发生变形，在变形的范围之内，变形量为：δ=KP2/3，一般单螺母和双螺母的变形量有着一定的规律，如图二所示。图中可得出公式：P0=P预=1/3Pmax，通过该公式，可得出最大的轴向压缩载荷计算公式为：Fc=m(dc-db)4/L2.

当采用的支撑形式为G-J的时候，m=20*104(N/mm2)，此时的Fc/F≥[n][3]。

处于水平位置的时候，其稳定安全系数[n]值为4，

Fc=20*104[(40-3.175)4/15462]=1.54*105N也就是F等于丝杠的最大轴向压缩载荷，F

进和设计，向着更好的目标发展。

参考文献：

[1]陈书法,周建来,唐学飞.数控车床进给传动系统整体优化设计研究[J]. 组合机床与自动化加工技术. 2010,(11);123-124.

[2]韩涛,龙泽明,刘远军.数控机床进给伺服系统优化设计[J]. China’s Foreign Trade. 2010,(12);105-106.

[3]罗永顺,曾伟民,甄任贺.普通机床数控化改造设计中关键问题的研究[J]. 机床与液压. 2010,(06);151-152.

作者简介：

谭焓（1970-）男，汉族，湖北武汉人，武汉理工大学工程硕士，武汉软件工程职业学院，

副教授，研究方向：机械制造及控制自动化

电动汽车发展综述

平凉机电工程学院-张永鹏

关键词

摘 要：

电动汽车是未来我国发展前景广阔的一种交通工具，电动汽车充电站为电动汽车运提供能源补给，是发展电动汽车所必须的重要配套基础设施。介绍了国内电动汽车充电设施的发展状况.

引 言

目前，环境和能源问题日益严峻，传统燃油汽车环境污染严重，能源消耗大引起人们越来越多的关注与担忧。由于全球石油资源紧张、大气222

污染严重和电池技术的提高，电动汽车作为新能源汽车的代表，已被公认为 21 世纪汽车工业改造和发展的主要方向[1- 3]。电动汽车具有节能、环保的优势，可有效缓解能源资源紧张、大气污

染严重等问题。电动汽车是以电池或超级电容为动力源，全部或部分由电机驱动的汽车。

1.电动汽车类型及发展状况

电动汽车按动力源一般分为3类，即：纯电

动汽车 （PEV，Pure Electric Vehicle）、混合动力汽车（HEV，Hybrid Electric Vehicle）、燃料电池动力汽车（FCEV，Fuel Cell Electric Vehicle）。纯电动汽车的动力来自于蓄电池；混合电动汽车的动力来源于2种或2种以上的能源，如蓄电池和汽油发动机或柴油发动机，这些能源可分别用作汽车的动力来源，也可相互协作或以主辅关系来驱动汽车；燃料电池电动汽车的动力来自燃料电池。近年在传统混合动力汽车基础上，派生出1种外接充电式 （Plug- In） 的混合动力汽车 （PHEV）[2]。纯电动汽车是国际公认的新能源汽车的最佳解决方案，但在充电基础设施完善之前，混合动力汽车仍将是过渡产品，燃料电池汽车在发展大型固定路线交通工具上占有优势。纯电动汽车性能正在逐步改善，但与燃油车相比仍存在一定的差距，其发展受多方面因素的影响。根据发展的主导方式、技术水平、能源供给设施建设规模等特点，我国纯电动汽车发展可分为2个阶段即示范应用期和推广成熟期。区分2个阶段的主要标志应是纯电动汽车发展由政府推动过渡为市场推动。纯电动汽车是国际公认的新能源汽车的最佳解决方案，但在充电基础设施完善之前，混合动力汽车仍将是过渡产品，燃料电池汽车在发展大型固定路线交通工具上占有优势。

2.中国电动汽车发展状况

我国自1993年成为石油净进口国以来，石油进口依存度不断上升，如今已高达 50%以上，能源安全问题日益严重。官方数据显示，2008年中国共生产了混合动力汽车、电动汽车2100辆左右[3]。2008年北京奥运会投入示范运行的混合动力、纯电动、燃料电池电动汽车共计595辆，总载客量超过了300万人次[5]。在国家政策的大力扶持下，经广大科技工作者的努力，我国已研发出具有自主知识产权的电动汽车实用化样车，示范运行总里程已超过800万 km[4]。目前，我国正紧锣密鼓地实施着一项欲成为全球混合动力汽车和电动汽车第一大生产国的计划。

3.电动汽车关键技术

电动汽车的关键技术为动力蓄电池、驱动电机和电子控制技术等。因此，电动汽车技术的长期探索研究主要集中在电池材料与系统控制 2 个方面。

3.1.电机驱动控制系统

传统的内燃机能把高效产生转矩时的转速限制在一个窄的范围内，这是为何传统内燃机汽车需要庞大而复杂的变速机构的原因；而电动机可以在相当宽广的速度范围内高效产生转矩，在纯电动车行驶过程中不需要换挡变速装置，操纵方便容易，噪音低。与混合动力汽车相比，纯电动车使用单一电能源，电控系统大大减少了汽车内部机械传动系统，结构更简化，也降低了机械部件摩擦导致的能量损耗及噪音，节省了汽车内部空间、重量。

电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行驶中的主要执行结构，驱动电机及其控制系统是新能源汽车的核心部件（电池、电机、电控）之一，其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标，它是电动汽车的重要部件。电动汽车中的燃料电池汽车FCV、混合动力汽车HEV 和纯电动汽车EV 三大类都要用电动机来驱动车轮行驶，选择合适的电动机是提高各类电动汽车性价比的重要因素，因此研发或完善能同时满足车辆行驶过程中的各项性能要求，并具有坚固耐用、造价低、效能高等特点的电动机驱动方式显得极其重要[5]。

3.2.动力电池

动力电池是电动汽车的关键技术，决定了它的续行里程和成本。

3.2.1.纯电动车所需的动力电池

用于电动车的动力电池应有的功能指标和经济指标包括：（1）安全性；（2）比能量；（3）比功率；（4）寿命；（5）循环价格；（6）能量转换效率。这些因素直接决定了电动车的合用性、经济性。

3.2.2.超级电容器

超级电容器的优势是质量比功率高、循环寿命长，弱点是质量比能量低、购置价格贵，但是循环寿命长达50万～100万次，故单次循环价格不高，与铅酸电池、能量型锂离子电池并联可以组成性能优良的动力电源系统。

3.2.3.铅酸电池

铅酸电池生产技术成熟，安全性好，价格低廉，废电池易回收再生。近些年来，通过新技术，其比能量低、循环寿命短、充电时发生酸雾、生产中可能有铅污染环境等缺点在不断克服中，各项指标有很大提高，不仅可更好地用作电动自行车和电动摩托车的电源，而且在电动汽车上也能发挥很好的作用。

3.2.4.以磷酸铁锂为正极的锂离子电池负极为碳、正极为磷酸铁锂的锂电池综合性能好：安全性较高，不用昂贵的原料，不含有害元素，循环寿命长达2000次，并已克服了电导率低的缺点。能量型电池的质量比能量可达120Wh/kg，与超级电容器并联使用，可以组成性能全面的动力电源。功率型的质量比能量也有70～80Wh/kg，可以单独使用而不必并联超级电容器。

3.2.5.以钛酸锂为负极的锂离子电池钛酸锂在充电-放电中体积变化极小，保证了电机机构稳定和电池的长寿命；钛酸锂电极点位较高（相对于Li /Li电极为1.5V），在电池充电时可以不生成锂晶枝，保证了电池的高安全性。但也因钛酸锂电极电位较高，即使与电极电位较高的锰酸锂正极配对，电池的电压也仅约2.2V，所以电池的比能量只有约50～60Wh/kg。即使如此，这种电池高安全性，长寿命的突出优点，也是其他电池无可比拟的。

4.电动汽车配套设施的建设以及对电网的

影响

2010年1月27日，国家电网公司发布的社会责任报告披露，将于 2010 年年底前在 27个地区建设75座电动汽车充电站和6029个充电桩试点。南方电网公司则将深圳列为首批新能源试点城市。按照深圳市的规划， 2012年，深圳将建设各类新能源汽车充电站 12750 个，其中公交快、慢速充电站各25个，公务车充电桩2500个，社会公共慢速充电桩1万个，社会公共快速充电站200个。石油石化行业也不甘落后，纷纷加入充电站建设领域。中海油与中国普天的合资公司———普天海油新能源动力有限公司则与众泰汽车签订了战备合作协议， 2010 年初在两个以上省会城市启动建设纯电动汽车充电站网络。中石化集团与北京市政府共同推进纯电动汽车充电站基础设施建设工作，将主要利用中石化现在面积较大的加油、加气站改建成加油充电综合服务站。

5.结论和展望

未来5年将是电动汽车从研发阶段向产业化阶段过渡的关键时期，也是中国将电动汽车产业做大做强的关键5年。根据规划的总体思路，“十二五”期间将重点开展7个方面的工作。第一，坚持“三纵三横”研发布局（即、以燃料电池汽车、混合动力电动汽车、纯电动汽车三种车型为“三纵”，多能源动力总成控制系统、驱动电机及其控制系统、动力蓄电池及其管理系统三种共性技术为“三横”）和“产业化研发”模式。第二，加大充电基础设施科技创新力度，加快基础设施建设。第三，加快技术标准研究，完善标准体系建设。第四，深化示范推广，探索商业推动模式。第五，支持组建产业技术创新联盟、承担科技计划任务。第六，完善公共平台，加强人才培养。第七，深化国际技术交流与合作，推动电动汽车国际化发展。

参考文献

[1]陈清泉，孙逢春，祝嘉光．现代电动汽车技术[M]．北京：北京理工大学出版社，2002：24-25．

[2]李兴虎．电动汽车概论[M]．北京：北京理工大学出版社，2005：5-9．

[3]陈全世，朱家琏，田光宇．先进电动汽车技术[M]．北京：化学工业出版社，2007：243-251．

[4]国家电网公司电动汽车考察团．法国和意大利电动汽车考察报告[J]．电力需求侧管理，2008，10(1)：1-4．

[5] 吴英姿，王康，卫振林，等．浅析中国电动汽车产业发展的配套政策[J]．电力需求侧管理，2008，10(2)：71-74．

作者简介：

张永鹏 （1985-）男，甘肃庆阳人，本科，助教。研究方向为交通运输

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年，卷(期)：张永鹏平凉机电工程学院中国机械Machine China2014(2)

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