閉志宏 韋滿麗 莫天福 莫飛娜 梁楷 王凌瑋

【摘 要】隨著全球經(jīng)濟(jì)對石油資源的依賴越來越嚴(yán)重，能源危機(jī)成為全球性的問題。面對越來越緊張的能源供需關(guān)系，汽車行業(yè)作為傳統(tǒng)的能源消耗體系，急需解決當(dāng)前行業(yè)面臨的危機(jī)。因此，尋求新能源汽車技術(shù)的發(fā)展與突破已成為各車企占領(lǐng)行業(yè)制高點(diǎn)的重要工作。文章介紹一款采用磷酸鐵鋰電池儲能的8 m純電動大巴車的直驅(qū)動力系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】新能源汽車;動力系統(tǒng);匹配計(jì)算

【中圖分類號】U469 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）11-0047-03

新能源可減緩或者替代對傳統(tǒng)石油資源的依賴，近年來動力電池材料技術(shù)、電驅(qū)動技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得電動汽車成為未來新能源汽車的主要發(fā)展方向[1]。隨著各地都在打造具有地方特色的旅游經(jīng)濟(jì)，純電動大巴車將成為中短途的城郊交通工具的首選，這是因?yàn)槭褂眉冸妱哟蟀湍軠p少空氣污染、噪聲污染等。文章介紹某型號8 m大巴車匹配純電直驅(qū)動力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案和匹配計(jì)算。

1 純電動直驅(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本方案所采用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本方案所采用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求如下。基于滿足整車的扭矩及轉(zhuǎn)速等動力需求情況下，整車的動力總成系統(tǒng)應(yīng)符合結(jié)構(gòu)緊湊及布置合理，車輛行駛過程中盡量降低噪音和振動[2]。？譺駕駛員觸發(fā)制動信號后，整車控制系統(tǒng)必須具備能量回收的功能[3]。驅(qū)動系統(tǒng)必須具備各路況油門狀態(tài)下輸出平順的需求扭矩，以便實(shí)現(xiàn)車輛在駕乘過程的舒適性。車輛駕駛路況為城市至景區(qū)，路況較復(fù)雜。

基于以上幾點(diǎn)要求，結(jié)合匹配的直驅(qū)方案的大巴車型使用路況，對爬坡度要求比較高，車輛最高速達(dá)到100 km/h的要求，選型的驅(qū)動直驅(qū)系統(tǒng)具備以下優(yōu)點(diǎn)：①電機(jī)輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速均能滿足車輛的日常使用要求，下直驅(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，所占的安裝空間緊湊，易于安裝，總成成本相對較低。②采用后置直驅(qū)的傳動方式，減少傳動過程中的能量損失，且傳動系少了變速箱，機(jī)械傳動效率完全由所選配的驅(qū)動電機(jī)決定，完全能夠?qū)崿F(xiàn)整車高效的驅(qū)動目的。③直驅(qū)動力方案的可靠性和舒適性方面具備更大的優(yōu)勢，如帶變速箱方案的車輛在行車過程出現(xiàn)升降擋時(shí)會有明顯的頓挫感，采用直驅(qū)的方案就不存在升降擋的情況，規(guī)避了車輛行駛過程中的頓挫情況。

以車型為8 m的純電動大巴車為例，其整車參數(shù)見表1。設(shè)計(jì)動力要求如下：最大爬坡度為20%;最大車速Vmax≥100 km/h;0～50 km/h加速時(shí)間t≤20 s;續(xù)駛里程S≥285 km。

2 驅(qū)動系參數(shù)配型選擇

2.1 主減速器傳動比配型選擇

考慮純電動大巴車的應(yīng)用環(huán)境，所選的主減速應(yīng)該具備高車速區(qū)域所需求的傳動比，同時(shí)兼具良好的加速和爬坡能力。目前，客車行業(yè)各車型所用的主減速器的傳動比在3.5～6.7，因此在設(shè)計(jì)階段初步設(shè)定最高轉(zhuǎn)速為n（按10%的最大余量）選擇電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速。

i的選擇應(yīng)先滿足車輛的最高行駛車速V的要求，即

上式中：n為電機(jī)峰值轉(zhuǎn)速，設(shè)定為3 500 r/min。

基于理論計(jì)算出i的值為5.87，配型主減速器后，5.86比較接近，且經(jīng)過計(jì)算公式反算匹配5.86的主減速器是完全能夠滿足該車型的設(shè)計(jì)要求。

2.2 驅(qū)動電機(jī)選型

純電動汽車選配的電機(jī)應(yīng)該有較高的高效區(qū)寬度和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性，根據(jù)整車的設(shè)計(jì)要求，電機(jī)功率的選擇必須滿足汽車的加速要求和最大爬坡、最高車速及額定電量范圍內(nèi)的最大續(xù)航里程的巡航車速。所選的電機(jī)為永磁同步電機(jī)，電機(jī)的傳動效率為0.94。車輛在最高巡航速度100 km/h行駛，所需的電機(jī)額定功率可按如下公式計(jì)算：

由上面公式可以推導(dǎo)出，該車型在滿載的狀態(tài)下，要滿足100 km/h的定速巡航，爬坡度為零的理想狀態(tài)，需要額定125 kW。各關(guān)系如圖2、圖3所示。

滿載狀態(tài)下，爬坡設(shè)計(jì)為20%，車速為20 km/h，推算出電機(jī)的峰值扭矩最低值為2 545 N·m，峰值功率為169 kW。各關(guān)系如圖4、圖5所示。

綜合上述的計(jì)算取值，電機(jī)的參數(shù)應(yīng)取額定功率為120 kW，峰值功率為170 kW，即可滿足該車型在城鄉(xiāng)路況下的舒適性駕駛要求。

3 結(jié)語

對于8 m車型的純電動大巴車，驅(qū)動系統(tǒng)采用純電直驅(qū)的方案，通過系統(tǒng)的理論計(jì)算，現(xiàn)有的驅(qū)動電機(jī)基本能夠滿足車輛的動力需求，具有較高的可行性。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]（美）lqbal Husain.純電動及混合動力汽車設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].第2版.林程，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[2]毛正松，林永發(fā)，王皓，等.新能源公交車純電動力總成系統(tǒng)匹配技術(shù)研究[J].傳動技術(shù)，2018，32（3）：14-18.

[3]林劍健.插電式混合動力系統(tǒng)匹配計(jì)算[J].機(jī)電技術(shù)，2013（4）：123-125.