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　　由于能源危机和环境污染两大问题的日益突出，加之科学技术的飞速发展，电动车技术日益成熟，电动车的使用日益广泛，由于其节能、环保、低噪音、低污染等优点广受欢迎。在中国度假村、别墅区、花园式酒店、旅游景区、机场、公园、高尔夫球场等处大量使用。

　　在高尔夫球场上，尤其注重的是安静、清洁、便捷和安全，电动高尔夫球车的使用要求有一定的特殊性。高尔夫球车的关键设计之一在电控系统。本文将以电控设计为主进行阐述。

球车设计

1、高尔夫球车使用情况调查

　　国内高尔夫球场的球车道路80-90%是属于混凝土路面，在有坡度的地方多数都有网格或者条纹，或者用石头或者砖铺设，以增加路面的摩擦系数。坡度在球场道路中所占的比例大致如下：坡路占总道路长度50%左右(山地球场)、20%左右(平地球场)。

　　在国内的各高尔夫球场中，球车常采用两座，一般都会载4人、两个球包，以及其他小物件。一般而言一个18个洞的球场的一圈球车道距离大概是10公里左右。打球的会员一般一天可以打2个18洞。球车使用时间分配一般是这样的：在每个发球台停止时间4-5分钟，从发球台到果岭要6-7分钟，从果岭到下一个发球台要1-2分钟，如此开开停停，再加上其他辅助时间，总耗时3个多小时。可以分析到球车在使用中，大部分时间非形势运行状态。如果假设球车一直在运行，那么球车的速度V=打18个洞行驶的距离/打18个洞需要时间=20/3=6.67公里/小时。

2、性能参数的制定

　　a) 最高车速：参考《美国国家球车安全和性能规范》，定最高车速≤25km/h。

　　b) 最大爬坡度：根据山地球场的路况要求，定为30%。

　　c) 续驶里程：从球车的使用情况看，50km的续航里程即可满足一般的需求。

3、球车的总体方案

　　电动高尔夫球车的工作原理为由蓄电池提供电能，驱动电动机，电动机的输出轴与与驱动桥通过花键连接直接将动力传递到驱动轮上。球车的速度调节是通过前进踏板传递加速和减速信号到中央控制器来调节车速的变化。通过转向机构控制球车的驾驶方向，行车制动(包括机械制动和电机反充电制动)和驻车制动共同来完成球车停车和驻车的安全问题。同时涉及行车安全的部件还有前后保险杠。

　　由于高尔夫球车的整体结构相对简单，其动力性能在于其驱动系统，电气驱动控制系统当然就成了球车设计中的重点。

电控系统设计

　　首先要考虑用技术先进的交流感应电机速度控制系统——即交流电机配交流控制器。可是虽然交流电机优点突出：如：电机结构简单、电机无刷、使用寿命长等等，但是相配的控制器非常复杂，需要大电流的宽范围变频器和理想适合的电机来配合实现，成本相对较高;微处理器的处理能力也需加强;目前来说，交流电机常见于叉车，只有个别品牌采用交流电，技术处于完善阶段。

　　国内外高尔夫球车大多采用直流驱动——即直流他励电机+直流他励控制器。从原来的36伏特电动机向48伏特电动机发展。另外，动力性能和续驶里程一直是一对矛盾体(续驶里程与车速成非线性反比)。所以在不影响动力性的前提下，通过选用能量密度高的蓄电池、采用制动能量再生技术、采用各种轻型材料、提高机械传动效率、合理使用再生电流实现车辆制动、选用合理的线路导线并尽量减少线路接点以降低各种功率损耗等措施有效的提高了球车的续驶里程。

1、蓄电池与充电机

　　蓄电池各品牌中Trojan性能最为优良，其专有的独家先进设计Maxguard®(极级保护隔离层)及AlphaPlus®(阿尔法+)高密度铅膏配方晶体可以提高电池的寿命、延长使用时间并减少维护次数。大多美国高级高尔夫球场的车队都使用Trojan深循环电池。于是蓄电池选择用美国Trojan公司的T-875深循环电池.

　　关于铅酸蓄电池，充电、维护是必不可少的。过大或过小电流充电对蓄电池质量和寿命都有影响，根据续驶里程和放电率可以求得蓄电池与充电器对应电流即充电电流。

　　公式是：A=AH÷HR

　　这里 AH是蓄电池标称容量(安培小时)。

　　HR是蓄电池充满电的时间(小时率)。

　　根据T-875电池的容量为145安时，按5小时放电率，我们选择的是：48V、25A的高频智能铅酸电池充电器，它是根据电动车辆设备用动力蓄电池的充电需求而专业设计生产的，具有反接保护、短路保护、低压保护、过压保护、过热保护功能，内嵌CPU能保证每次电池都可靠地从恒压状态转入浮充状态，杜绝蓄电池热失控现象，将失水、极板硫化这两个普通充电器普遍存在的问题对蓄电池的损害降到最低值。

　　铅酸电池的储存和维护

　　①电池在0~32℃储存时，每4~6周测量一次电压或比重，当电池电压低于8.25(T875)或比重小于1.217时，应进行一次快速充电。

　　②电池在32℃以上储存时，每2~4周测量一次电压或比重;

　　③电池在0℃以下储存时，必须在储存电池之前充满电，并每8周进行一次浮充电。

　　注： 新的铅酸电池不是满额容量，只有在使用50~100个周期后才可以达到满额和峰值容量。

2、电机的选择

　　在选择电动车电机驱动系统时，需要考虑几个关键问题：成本、可靠性、效率、维护、耐用性、重量、尺寸和噪声等。因为直流电源可以直接给直流电机供电，无需转换，控制起来也比较简单。所以我们选择直流他励电机。

　　他励电机的磁场由励磁电流提供，而他励直流电动机的励磁电流由单独的直流电源供给，励磁绕组与电枢绕组不相连接，牵引电机励磁电流和电枢电流可以分别调节，可以轻松实现对速度和负载要求的单独控制。

他励电机优点：

　　1. 调速性能好;

　　通过调节励磁电流和电枢电流来控制电机转速;

　　2. 启动、制动反应快速;

　　用于对启动和调速等性能要求比较高的场所。启动时同时增大励磁电流和电枢电流，车辆可以快速运行。减速和制动通过增加励磁电流，停止输出电枢电流来实现。

　　3. 电机扭矩大，转速相对较低，噪音小。

图1：他励电机电流和扭矩的关系
注：划线部分为非正常工作区域

图2：电机扭矩和转速的关系

3、控制器的选配

　　电动车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件。我们选择了与他励电动机相配的Curtis的他励控制器。

①直流他励电机速度控制的原理：

　　直流他励牵引电动机的电枢线圈与励磁线圈分别用不同的电源供电，它可以通过改变励磁电源强度和电枢电流大小，控制直流电机转速，具有优越的调速性能。他励控制器，不仅保留了原MOS管串励控制器的压降小，效率高，发热少，功率损耗极低等优点，还具：可调节励磁电流;有再生制动;无需换向接触器等优点;

②1268-5403直流他励电机控制器的优势：

　　1268可编程控制器是适用在各种运输车辆上的他励电机控制，它易于安装、高效、低耗，典型用于重载电动高尔夫球车和其他多功能车辆。该控制器提供了对电机速度和转矩的平滑、静音、低耗控制，速度传感器的输入实现了车速调节的闭环控制，四象限全桥励磁线圈控制级和半桥电枢控制级一起提供固态化的电机转向和再生制动力，而不需要附加的继电器。可轻松通过CURTIS1311手持编辑器或1314电脑程序给控制器进行编程，还有个十分方便的功能，你不需要对所有的控制器进行编程调试，只需要根据客户需求在一台车上调试完成后，就可以很轻松的复制到其他车辆上。

　　此外，使用柯蒂斯程序能检测故障和得出诊断报告;按故障LED指示，对照故障表，我们可以很快的判定故障原因，可以快速判断故障原因，节约时间，提高效率。图4是我们选配的控制器的集成块设计图。

图3控制器集成系统示意图

　　它的突出特点是：防滑制动功能(防滑是指控制器在没有加速器信号输入，而有电机转速信号输入的情况下，提供给电机一个励磁电流，使电机转子旋转时在励磁磁场中产生电流，实现反充电，进而降低车速实现制动)可以限制车辆的行驶速度。

　　瑞达上述优点都是本控制器集成系统独有的，也是我们设计的球车的市场卖点。其实我们是与电机厂商和电器厂家一起协商，选择的电机和电控，使电机和电控在技术、性能等达到最佳匹配。该控制系统(如图4)的配备使我们的球车在当前很有生命力，整机特性和销售价格容易被国内外用户接受，市场前景肯定很好。

总结

　　在球车设计中，针对球车应用环境选择合理的电控系统，经过详细的理论计算，再根据计算结果协商有关厂家，才选用了当前性能优越的适合设计参数的电控，保证了球车的安全性和长寿命。另外，长时间的强化实验也验证了设计的正确性。