由于能源危機和環(huán)境污染兩大問題的日益突出，加之科學技術的飛速發(fā)展，電動車技術日益成熟，電動車的使用日益廣泛，由于其節(jié)能、環(huán)保、低噪音、低污染等優(yōu)點廣受歡迎。在中國度假村、別墅區(qū)、花園式酒店、旅游景區(qū)、機場、公園、高爾夫球場等處大量使用。

　　在高爾夫球場上，尤其注重的是安靜、清潔、便捷和安全，電動高爾夫球車的使用要求有一定的特殊性。高爾夫球車的關鍵設計之一在電控系統(tǒng)。本文將以電控設計為主進行闡述。

球車設計

1、高爾夫球車使用情況調查

　　國內高爾夫球場的球車道路80-90%是屬于混凝土路面，在有坡度的地方多數(shù)都有網格或者條紋，或者用石頭或者磚鋪設，以增加路面的摩擦系數(shù)。坡度在球場道路中所占的比例大致如下：坡路占總道路長度50%左右(山地球場)、20%左右(平地球場)。

　　在國內的各高爾夫球場中，球車常采用兩座，一般都會載4人、兩個球包，以及其他小物件。一般而言一個18個洞的球場的一圈球車道距離大概是10公里左右。打球的會員一般一天可以打2個18洞。球車使用時間分配一般是這樣的：在每個發(fā)球臺停止時間4-5分鐘，從發(fā)球臺到果嶺要6-7分鐘，從果嶺到下一個發(fā)球臺要1-2分鐘，如此開開停停，再加上其他輔助時間，總耗時3個多小時?？梢苑治龅角蜍囋谑褂弥?，大部分時間非形勢運行狀態(tài)。如果假設球車一直在運行，那么球車的速度V=打18個洞行駛的距離/打18個洞需要時間=20/3=6.67公里/小時。

2、性能參數(shù)的制定

　　a) 最高車速：參考《美國國家球車安全和性能規(guī)范》，定最高車速≤25km/h。

　　b) 最大爬坡度：根據(jù)山地球場的路況要求，定為30%。

　　c) 續(xù)駛里程：從球車的使用情況看，50km的續(xù)航里程即可滿足一般的需求。

3、球車的總體方案

　　電動高爾夫球車的工作原理為由蓄電池提供電能，驅動電動機，電動機的輸出軸與與驅動橋通過花鍵連接直接將動力傳遞到驅動輪上。球車的速度調節(jié)是通過前進踏板傳遞加速和減速信號到中央控制器來調節(jié)車速的變化。通過轉向機構控制球車的駕駛方向，行車制動(包括機械制動和電機反充電制動)和駐車制動共同來完成球車停車和駐車的安全問題。同時涉及行車安全的部件還有前后保險杠。

　　由于高爾夫球車的整體結構相對簡單，其動力性能在于其驅動系統(tǒng)，電氣驅動控制系統(tǒng)當然就成了球車設計中的重點。

電控系統(tǒng)設計

　　首先要考慮用技術先進的交流感應電機速度控制系統(tǒng)——即交流電機配交流控制器。可是雖然交流電機優(yōu)點突出：如：電機結構簡單、電機無刷、使用壽命長等等，但是相配的控制器非常復雜，需要大電流的寬范圍變頻器和理想適合的電機來配合實現(xiàn)，成本相對較高;微處理器的處理能力也需加強;目前來說，交流電機常見于叉車，只有個別品牌采用交流電，技術處于完善階段。

　　國內外高爾夫球車大多采用直流驅動——即直流他勵電機+直流他勵控制器。從原來的36伏特電動機向48伏特電動機發(fā)展。另外，動力性能和續(xù)駛里程一直是一對矛盾體(續(xù)駛里程與車速成非線性反比)。所以在不影響動力性的前提下，通過選用能量密度高的蓄電池、采用制動能量再生技術、采用各種輕型材料、提高機械傳動效率、合理使用再生電流實現(xiàn)車輛制動、選用合理的線路導線并盡量減少線路接點以降低各種功率損耗等措施有效的提高了球車的續(xù)駛里程。

1、蓄電池與充電機

　　蓄電池各品牌中Trojan性能最為優(yōu)良，其專有的獨家先進設計Maxguard®(極級保護隔離層)及AlphaPlus®(阿爾法+)高密度鉛膏配方晶體可以提高電池的壽命、延長使用時間并減少維護次數(shù)。大多美國高級高爾夫球場的車隊都使用Trojan深循環(huán)電池。于是蓄電池選擇用美國Trojan公司的T-875深循環(huán)電池.

　　關于鉛酸蓄電池，充電、維護是必不可少的。過大或過小電流充電對蓄電池質量和壽命都有影響，根據(jù)續(xù)駛里程和放電率可以求得蓄電池與充電器對應電流即充電電流。

　　公式是：A=AH÷HR

　　這里 AH是蓄電池標稱容量(安培小時)。

　　HR是蓄電池充滿電的時間(小時率)。

　　根據(jù)T-875電池的容量為145安時，按5小時放電率，我們選擇的是：48V、25A的高頻智能鉛酸電池充電器，它是根據(jù)電動車輛設備用動力蓄電池的充電需求而專業(yè)設計生產的，具有反接保護、短路保護、低壓保護、過壓保護、過熱保護功能，內嵌CPU能保證每次電池都可靠地從恒壓狀態(tài)轉入浮充狀態(tài)，杜絕蓄電池熱失控現(xiàn)象，將失水、極板硫化這兩個普通充電器普遍存在的問題對蓄電池的損害降到最低值。

　　鉛酸電池的儲存和維護

　?、匐姵卦?~32℃儲存時，每4~6周測量一次電壓或比重，當電池電壓低于8.25(T875)或比重小于1.217時，應進行一次快速充電。

　?、陔姵卦?2℃以上儲存時，每2~4周測量一次電壓或比重;

　?、垭姵卦?℃以下儲存時，必須在儲存電池之前充滿電，并每8周進行一次浮充電。

　　注： 新的鉛酸電池不是滿額容量，只有在使用50~100個周期后才可以達到滿額和峰值容量。

2、電機的選擇

　　在選擇電動車電機驅動系統(tǒng)時，需要考慮幾個關鍵問題：成本、可靠性、效率、維護、耐用性、重量、尺寸和噪聲等。因為直流電源可以直接給直流電機供電，無需轉換，控制起來也比較簡單。所以我們選擇直流他勵電機。

　　他勵電機的磁場由勵磁電流提供，而他勵直流電動機的勵磁電流由單獨的直流電源供給，勵磁繞組與電樞繞組不相連接，牽引電機勵磁電流和電樞電流可以分別調節(jié)，可以輕松實現(xiàn)對速度和負載要求的單獨控制。

他勵電機優(yōu)點：

　　1. 調速性能好;

　　通過調節(jié)勵磁電流和電樞電流來控制電機轉速;

　　2. 啟動、制動反應快速;

　　用于對啟動和調速等性能要求比較高的場所。啟動時同時增大勵磁電流和電樞電流，車輛可以快速運行。減速和制動通過增加勵磁電流，停止輸出電樞電流來實現(xiàn)。

　　3. 電機扭矩大，轉速相對較低，噪音小。

圖1：他勵電機電流和扭矩的關系
注：劃線部分為非正常工作區(qū)域

圖2：電機扭矩和轉速的關系

3、控制器的選配

　　電動車控制器是用來控制電動車電機的啟動、運行、進退、速度、停止以及電動車的其它電子器件的核心控制器件。我們選擇了與他勵電動機相配的Curtis的他勵控制器。

①直流他勵電機速度控制的原理：

　　直流他勵牽引電動機的電樞線圈與勵磁線圈分別用不同的電源供電，它可以通過改變勵磁電源強度和電樞電流大小，控制直流電機轉速，具有優(yōu)越的調速性能。他勵控制器，不僅保留了原MOS管串勵控制器的壓降小，效率高，發(fā)熱少，功率損耗極低等優(yōu)點，還具：可調節(jié)勵磁電流;有再生制動;無需換向接觸器等優(yōu)點;

②1268-5403直流他勵電機控制器的優(yōu)勢：

　　1268可編程控制器是適用在各種運輸車輛上的他勵電機控制，它易于安裝、高效、低耗，典型用于重載電動高爾夫球車和其他多功能車輛。該控制器提供了對電機速度和轉矩的平滑、靜音、低耗控制，速度傳感器的輸入實現(xiàn)了車速調節(jié)的閉環(huán)控制，四象限全橋勵磁線圈控制級和半橋電樞控制級一起提供固態(tài)化的電機轉向和再生制動力，而不需要附加的繼電器?？奢p松通過CURTIS1311手持編輯器或1314電腦程序給控制器進行編程，還有個十分方便的功能，你不需要對所有的控制器進行編程調試，只需要根據(jù)客戶需求在一臺車上調試完成后，就可以很輕松的復制到其他車輛上。

　　此外，使用柯蒂斯程序能檢測故障和得出診斷報告;按故障LED指示，對照故障表，我們可以很快的判定故障原因，可以快速判斷故障原因，節(jié)約時間，提高效率。圖4是我們選配的控制器的集成塊設計圖。

圖3控制器集成系統(tǒng)示意圖

　　它的突出特點是：防滑制動功能(防滑是指控制器在沒有加速器信號輸入，而有電機轉速信號輸入的情況下，提供給電機一個勵磁電流，使電機轉子旋轉時在勵磁磁場中產生電流，實現(xiàn)反充電，進而降低車速實現(xiàn)制動)可以限制車輛的行駛速度。

　　瑞達上述優(yōu)點都是本控制器集成系統(tǒng)獨有的，也是我們設計的球車的市場賣點。其實我們是與電機廠商和電器廠家一起協(xié)商，選擇的電機和電控，使電機和電控在技術、性能等達到最佳匹配。該控制系統(tǒng)(如圖4)的配備使我們的球車在當前很有生命力，整機特性和銷售價格容易被國內外用戶接受，市場前景肯定很好。

總結

　　在球車設計中，針對球車應用環(huán)境選擇合理的電控系統(tǒng)，經過詳細的理論計算，再根據(jù)計算結果協(xié)商有關廠家，才選用了當前性能優(yōu)越的適合設計參數(shù)的電控，保證了球車的安全性和長壽命。另外，長時間的強化實驗也驗證了設計的正確性。