任 柯 楊 金

(鄭州宇通客車股份有限公司，河南 鄭州 450000)

隨著社會(huì)的發(fā)展和人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，近年來新能源汽車廣泛受到大家歡迎，這主要是因?yàn)殡妱?dòng)汽車不但具有節(jié)能減排的效果，滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)綠色節(jié)能設(shè)備的需求，同時(shí)還擁有高效的特點(diǎn)，滿足大家對(duì)汽車運(yùn)動(dòng)的需求。盡管動(dòng)力汽車有諸多的優(yōu)點(diǎn)，但是發(fā)展至今還沒有機(jī)型大規(guī)模的生產(chǎn)和使用，其中一個(gè)重要原因就是無(wú)法在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)持續(xù)行駛。但是增程式電動(dòng)汽車的出現(xiàn)使這一問題得到了較好地解決。使用增程式汽車用戶，假如在短距離內(nèi)行駛，只需要運(yùn)用可外接充電的電池能量采用純電動(dòng)的模式移動(dòng)；假如用戶需要長(zhǎng)時(shí)間的行駛，那么單純的外接充電的電池能量已經(jīng)不能滿足行駛的需要，就需要開啟增程模式，也就是利用發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組成的增程器，為汽車的行駛提供必要的能量。本文是以增程式電動(dòng)環(huán)衛(wèi)車為研究對(duì)象，它是建立在普通環(huán)衛(wèi)車的基礎(chǔ)上，通過改變驅(qū)動(dòng)電機(jī)，增加增程器和動(dòng)力電池組，最終達(dá)到增程的目的。

1 增程式電動(dòng)環(huán)衛(wèi)車的基本構(gòu)型

增程式電動(dòng)環(huán)衛(wèi)車與普通的純電動(dòng)環(huán)衛(wèi)車相比，在結(jié)構(gòu)上并不復(fù)雜。只不過是增加了特有的增程部分，其他結(jié)構(gòu)與普通的純電動(dòng)環(huán)衛(wèi)車基本上是一樣的。在增程式電動(dòng)環(huán)衛(wèi)車運(yùn)行過程中，各部分的動(dòng)力來源都是來自于電能，并且各系統(tǒng)之間都是通過機(jī)械連接來傳遞能量的，這些都與普通的純電動(dòng)環(huán)衛(wèi)車是相似的。

2 增程式電動(dòng)環(huán)衛(wèi)車動(dòng)力系統(tǒng)的選擇

2.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇

在對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行選擇時(shí)，需要通過公式uemax=0.377nmaxr/i0來確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速，其中，公式中uemax表示汽車運(yùn)動(dòng)的最高速度，而nmax則表示電機(jī)的最高運(yùn)轉(zhuǎn)速度。在本研究中選擇的普通環(huán)衛(wèi)車的運(yùn)動(dòng)最高速度為80km/h，這個(gè)是固定不變的，然后根據(jù)電機(jī)的產(chǎn)品型號(hào)對(duì)電機(jī)進(jìn)行選擇，在這里所選擇的電機(jī)為永磁磁阻電機(jī)，它的最大轉(zhuǎn)速可以達(dá)到3000r/min。對(duì)任何汽車來講它在上坡的過程中需要比較大的驅(qū)動(dòng)功率，因此通過最大爬坡度所需功率15%的指標(biāo)要求，就可以計(jì)算出電機(jī)所需要的最大功率。因此，通過汽車在最大爬坡度時(shí)行駛速度的15%與需要最大功率的曲線圖，可以計(jì)算出本文研究的環(huán)衛(wèi)車需要驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率必須大于110kW。所以說本研究中選用電機(jī)的額定功率為120kW，根據(jù)過載系數(shù)2來計(jì)算，也就是說最大功率能夠達(dá)到240kW。

2.2 增程器的選擇

普通的電動(dòng)環(huán)衛(wèi)車主要是通過可外接充電的電池能量提供動(dòng)力，然而一旦環(huán)衛(wèi)車電池組的荷電狀態(tài)隨著行駛距離下降到一定值，它就不能維持車輛繼續(xù)行駛，本文的研究就是在普通的電動(dòng)環(huán)衛(wèi)車上安裝增程器，當(dāng)電池組的荷電狀態(tài)下降到一定程度時(shí)，就利用增程器為環(huán)衛(wèi)車提供動(dòng)力。在進(jìn)行研究時(shí)，還要考慮到環(huán)衛(wèi)車應(yīng)用的實(shí)際情況。我國(guó)的環(huán)衛(wèi)車主要是在市區(qū)內(nèi)工作，所以在選擇增程器的時(shí)候，要充分考慮到我國(guó)城市的交通狀況以及環(huán)衛(wèi)車其他附加對(duì)功率的消耗，這其中包括環(huán)衛(wèi)車的空調(diào)、轉(zhuǎn)向電機(jī)、空氣壓縮機(jī)等。利用公式就可以計(jì)算出增程式動(dòng)力環(huán)衛(wèi)車增程器的平均功率為：

Pave=uave/3600(mgf+CdAu2ave/21.15)/(ηmηpηre)，

總功率為Pe=Pave/ηm+Pacc/ηacc，在公示中，uave表示的是環(huán)衛(wèi)車正常情況下行駛的車速，ηm表示的是選用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的效率，ηp表示的是動(dòng)力傳遞所需要的機(jī)械效率，ηre表示的是環(huán)衛(wèi)車使用的發(fā)電機(jī)效率，由增程式動(dòng)力環(huán)衛(wèi)車增程器平均功率的計(jì)算公式和總功率的計(jì)算公式可以得到增程器輸出功率是40kW。但是在實(shí)際應(yīng)用中，還需要考慮到環(huán)衛(wèi)車發(fā)電機(jī)的效率以及遠(yuǎn)距離行駛時(shí)所需要的功率，這樣在本研究中選用額度功率為65kW的永磁磁阻電機(jī)為增程器的發(fā)電機(jī)。

2.3 電池組的選擇

在本研究中進(jìn)行增程式電動(dòng)環(huán)衛(wèi)車設(shè)計(jì)，主要是解決不能長(zhǎng)距離行駛的問題，所以本研究中的環(huán)衛(wèi)車在進(jìn)行純電動(dòng)續(xù)駛的距離較大，在此情況下，就選用單體電壓為4V的磷酸鐵鋰能量型電池，這種磷酸鐵鋰能量型電池是由150組單體電池進(jìn)行串聯(lián)成組而形成的，所以本研究中所用的電池組的總電壓為600V。最重要的是電池組的標(biāo)稱容量為200A·h，在使用過程中放電的深度可以達(dá)到85%。根據(jù)設(shè)計(jì)的增程式電動(dòng)環(huán)衛(wèi)車的車速與續(xù)駛里程的關(guān)系可以清楚地看到，當(dāng)車以45km/h的車速行駛時(shí)，在純電動(dòng)的情況下可以持續(xù)地行駛85km。

3 結(jié)論

隨著城市的發(fā)展需求，增程式電動(dòng)車將成為一個(gè)新的發(fā)展方向。本文通過對(duì)普通環(huán)衛(wèi)車在驅(qū)動(dòng)電機(jī)、增程器以及動(dòng)力電池組上進(jìn)行改變和選擇，從而改變?cè)h(huán)衛(wèi)車行駛距離短的弊端。希望本文的研究能夠?yàn)槲磥碓龀淌诫妱?dòng)環(huán)衛(wèi)車的研究和發(fā)展提供一定的幫助。