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汽车工程和发展的最新趋势
汽车工程是一门应用科学领域，专注于地面车辆的设计、开发和生产。车辆制造是一项跨学科优化挑战，涉及大量经常发生冲突的设计标准。现代车辆制造的主要架构标准包括燃油效率、车辆稳定性、耐撞性、可靠性、乘坐便利性、操控习惯、人体工程学、空气动力学以及噪音、振动和声振粗糙度 (NVH) 原则。由于汽车业务的严格动态性，原始设备制造商 (OEM) 必须在这些设计目标之间做出关键决策。出于对环境和能源的考虑，燃料输入是最重要的建筑特征。交通运输也由化石燃料提供动力。2016 年，汽油和柴油占所有交通运输能源的 92%。生物乙醇和生物柴油的使用时间约为 5%。天然气和电力分别占总能源使用量的 3% 和 1%。交通运输占全球石油消耗量的 67%。预计到 2050 年，石油需求将增长 70%，而二氧化碳排放量将增加 130%。如此高的碳含量预计将使全球地表温度升高 6 摄氏度，最终导致不可避免的气候变化。根据政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 的数据，二氧化碳排放量可能减少 85%，以将全球地表温度升高控制在 2°C 以下。替代燃料、电池和混合动力汽车被宣传为更清洁、二氧化碳排放量更低的交通方式（Taylor，2010 年；Eberle 等人，2012 年；Chang 等人，2017 年）。事实上，化石燃料汽车将在不久的将来逐步淘汰。挪威已决定到 2025 年禁止汽油和柴油汽车。（《独立报》，2017 年）。到 2040 年，法国和英国希望禁止出口化石燃料汽车（《环境新闻》，2017 年）。目前，纯电动汽车和混合动力汽车的研发工作正在进行中。这些汽车的传动系统被电动机、控制电子设备、电容器和电池组取代。电气设备与车辆的机械部件以复杂的方式相互作用。在总效率和能源利用方面，必须优化这种连接。
用变频驱动器改造电铲...
摘要 ABB 露天采矿部门提出了一种现代化的解决方案，用于改造铲式挖掘机的电力驱动和自动化系统。该解决方案基于 10 多年的变速驱动应用经验，以及德国和其他一些国家/地区的许多交流驱动参考项目。这里介绍的项目涉及 Bucyrus-Erie 295BII 铲式挖掘机，是与墨西哥的一家铁矿（由 Peña Colorada 公司所有）合作开发的，是 IGBT 技术交流驱动在这种类型的挖掘机上的首次应用之一。所有主驱动器都配备了模块化结构的变频器。安装的开关设备经过特殊测试，以适应非常恶劣的采矿环境。改造涵盖电机、变流器系统、驱动控制和诊断工具。电机已完全检修，具有高电气强度的绕组。变流器系统为标准重型类型，并已针对该项目进行了特别调整。功能强大的 AC 80 Advant 控制器已集成到现有设备中，并且已创建了实用的人机界面以用于诊断目的。调试两周后，该设备又进行了 10 天的试运行，并且自 1999 年 9 月以来一直处于永久运行状态。客户特别强调挖掘机的高可用性，这需要高效的服务系统。ABB 拥有当地服务机构和制造商热线，全年每天 24 小时提供服务。节省成本 任务是安装具有最佳效率的最先进的驱动系统。带有 IGBT 变频器和鼠笼式电动机的交流驱动器可满足该要求。驱动系统的总效率可达到约 93.5%，即电动机（95%）和变频器（98%）的单独效率之和。与旧系统相比，这代表着可观的节能效果。系统性能 ABB 是唯一一家提供低压变频器的供应商，其范围广泛，从 2.2 到 4300 kW，电压为 380 – 830 V。变频器的尺寸可承受重载范围内的极高过载，这对于铲式挖掘机来说是一项特殊的资产。工作周期（加速速度）甚至可以进一步优化，这取决于机器机械部件的状况和极限。标准版本设计用于以下过载： 150% 负载工作周期（每 240 秒 60 秒） 200% 负载工作周期（每 50 秒 10 秒） 另一个特点是 ABB 的 DTC（直接扭矩控制），它提供 16 µs 的非常快的控制周期，并且即使在满载铲车的情况下也能产生高加速度。