电力系统|车辆、航海、航空、航天运载工具的外部结构和一般因素

迄今为止，我们讨论了短程赛车的内部结构，接下来讨论其外部设计。短程赛车制成之后，有许多影响其效率和性能的因素，其中比较重要的几个因素有风速、湿度、气压、海拔、外部温度、道路状况、所需部件的可得性及成本。在这些因素中，一些我们可以控制，另一些我们无法控制。接下来，主要讨论可控制的因素，例如，加电池前的车身重量。

如果能选到轻且耐用的材料，对提升汽车效率和转矩都很有好处。轻、耐用的合金或固体树脂是很好的选择，这可以补偿电池和电动机带来的车重的增加。也可使用合成材料，这指的是将增强纤维，连续或不连续，增加到原本机械强度很低的基体材料中，以获得更好的力学性能。其中基体材料的主要作用是维持整体的几何形状并将来自外部的力传给增强纤维。当短程赛车高速行驶时，除摩擦力之外影响最大的就是空气阻力。空气阻力可分为几个组成部分：和车身形状相关的压力阻力、车身表面的空气摩擦阻力、像后视镜那样伸出车身之外部分产生的密度阻力，以及空气通过汽车内部管道（发动机冷却器和通风管道）产生的阻力。影响最大（70％）的是压力阻力，这取决于许多车身设计因素：前扰流器、车头形状、引擎盖倾斜角、前挡风玻璃角度、车顶外部形状、后窗玻璃倾斜角、车尾形状。

变速箱也非常重要。自动变速箱效率低20％左右，这是因为其转矩系数不同，所以不能在正确的时刻偏移。在制造短程赛车时，不能使用离合器和飞轮。因为齿轮传动在加速时能保证电动机效率较高，所以一般不采用直驱方式。手动4速和5速变速箱是最佳的选择。

滚动阻力取决于短程赛车在道路上移动所需的能量大小。即使新铺路面如果上面有小凹凸也会降低车速。由于没有悬挂，所以车子移动时必需在没有弹簧缓冲的情况下将车重抬起且能耐受颠簸。如果有悬挂，因为主要重量靠弹簧支撑，所以颠簸会被弹簧吸收，只有小部分车重和驾驶者重量需要被抬起。这样，比抬起全部重量所需能量要少得多。因此对路面而言，带悬挂的车比不带悬挂的车感觉轻得多，相应的滚动阻力也小得多。

悬挂还可以减少轮胎滚动阻力。轮胎滚动阻力和轮胎宽度以及轮胎压力有关，但和轮胎接地面积的一致性关系更大。轮胎接地面积的一致性越好，则轮胎滚动摩擦越小。当悬挂系统调整负载时，轮胎必需保持不会倾斜太多。轮胎滚动阻力还和其他一些因素有关，如单轮还是双轮转向、车厢、重心和重量分布、制动力大小。

目前关于电动短程赛车有很多几何设计方案，以保证车子转弯时保持适当的倾角。下面是几个例子：

1）前面一个车轮后面两个车轮，或称三轮设计。

2）前面两个车轮后面一个车轮。(www.xing528.com)

电动短程赛车更倾向于三轮设计，因为这样可以设计单片式车身。车身材料可选择重量极轻的克拉维夫纤维蜂窝交合板，这样车身重量轻且空气动力性能也会提升。单后轮设计需要较重的结构以防止车身变形，这是因为重量的增加以及后轮上的转向力。

前轮驱动更受青睐，前轮拉着汽车朝驾驶者希望的方向行驶，这可以减小转弯摩擦。当驱动轮向行进方向转向时，地面和轮胎的摩擦力也较小。如果采用后轮驱动，后轮将试图推着车子沿直线行进，而不会转弯。

当车位在转弯时摆动过大时，通过前轮加力可以将车拉回，而不必非要前轮制动，这样只会降低车速。

采用三轮方案的另一个原因是系统平衡更好，车身重量在三个轮子上平均分配，从而提高了车身稳定性，给驱动部件的压力也更小，如轴承摩擦和车轮摩擦。在单后轮设计中，后轮比前轮承受更多的重量。说两个前轮更稳定基本是个神话。如果车子重心（COG）正好在轮轴中心之上时这可能是对的，但当COG在车轮中心之下时肯定不对。三轮设计在任何情况下一般不会失控，也能进行急转弯。

另外，如果转向时两个轮子转动，则滚动摩擦更大，轮子的形状在转弯时想要维持也是很困难的，这是因为转弯内径处的轮胎和外径轮胎速度不同。这导致车轮和道路的摩擦以及车轮轴承的摩擦增大。另外两个车轮必需时刻保持平行，这在转弯时也是很难实现的。后面两个轮子的设计通常能保持两轮平行。

温度越低，电动机的效率越高，而电池则是温度越高，效率越高。电机装在前部时，新鲜空气可以更直接地从电机周围通过，保持电机温度较低。电池放在双后轮结构的后部，很容易和气流隔离，从而保证电池有足够的温度。