蔣華梁 覃祥 姜宏霞 陳文

摘要：本文針對后驅(qū)純電動(dòng)輕型商用車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配方法完整性，以及中國輕型商用車行駛工況（CLTC-C）下續(xù)駛里程短的問題，建立了較完備的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配方法和續(xù)航里程提升的數(shù)學(xué)模型。同時(shí)該研究基于AMEsim 整車動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性仿真模型，對整車動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果滿足整車性能指標(biāo)要求。經(jīng)過參數(shù)敏感性分析，得到了各因素對續(xù)航提升的影響百分比，形成了整車項(xiàng)目續(xù)航里程提升開發(fā)清單。實(shí)際項(xiàng)目續(xù)航提升清單梳理匹配后，CLTC-C 工況下仿真續(xù)航里程提升6.6%，為整車廠續(xù)航提升及管控工作提供一種可靠的理論和方法。

關(guān)鍵詞：后驅(qū)純電動(dòng)；輕型商用車；參數(shù)匹配；敏感性分析；續(xù)航提升；AMEsim

中圖分類號：U462.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

在我國汽車市場，商用車保有量約占汽車保有量的12％，但商用車輛排放中的NO 和PM 污染物排放量分擔(dān)率高達(dá)80％，溫室氣體排放量占道路交通總排放量的77％。因此，商用車是汽車產(chǎn)業(yè)減污降碳的關(guān)鍵之一[1]。為了響應(yīng)國家節(jié)能減排的政策需要，GB 20997《輕型商用車輛燃料消耗量限值》第四階段限值標(biāo)準(zhǔn)對N1 類輕型商用汽油車油耗限值進(jìn)一步加嚴(yán)10% ～ 15%，輕型商用車的平均油耗標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計(jì)也會(huì)在2026 年1 月1 日考核?；谳p型商用汽油車第四階段限值和企業(yè)平均油耗考核要求，開發(fā)純電動(dòng)輕型商用車勢在必行。

當(dāng)前我國電動(dòng)商用車發(fā)展仍面臨續(xù)駛里程短的問題，而驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的匹配是影響續(xù)航里程的關(guān)鍵因素。為研究純電動(dòng)輕型商用車?yán)m(xù)駛里程的提升和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配方法，相關(guān)學(xué)者做了較多研究。續(xù)駛里程提升方面，彭鵬峰等提出了以提高電機(jī)效率的3 擋傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配方法提高電機(jī)的能量利用率，新歐洲標(biāo)準(zhǔn)行駛循環(huán)工況（NEDC）下續(xù)駛里程提升了14.1%[2] ；王永鼎等提出了汽車前后軸制動(dòng)力分配策略，制定能量回收策略，NEDC工況下總能量回收率提升1.97% [3]。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配方面，施佳能等根據(jù)某款純電動(dòng)商用車經(jīng)濟(jì)性與動(dòng)力性的要求，進(jìn)行了動(dòng)力參數(shù)匹配[4] ；孫國慶等基于某型純電動(dòng)商用車總體設(shè)計(jì)指標(biāo)，采用理論公式計(jì)算初步選定了動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)[5]。

但以上的參數(shù)匹配完整性不夠，續(xù)航提升針對NEDC 工況，且續(xù)航提升方法較單一，續(xù)航管控時(shí)無法為全面挖掘整車?yán)m(xù)航潛力提供指導(dǎo)。本文以后驅(qū)純電動(dòng)輕型商用車為研究對象，解析其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配理論，并基于AMEsim 進(jìn)行整車動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性仿真，根據(jù)匹配理論部分找出CLTC-C 工況下與續(xù)航相關(guān)的因素，進(jìn)行參數(shù)敏感性分析。

1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能參數(shù)匹配理論

后驅(qū)純電動(dòng)輕型商用車動(dòng)力系統(tǒng)包括電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、主減速器三合一、動(dòng)力電池、高壓配電盒、車載充電器OBC與直流變換器DCDC、低壓蓄電池、低壓負(fù)載以及慢充系統(tǒng)等，OBC 和DCDC 集成于高壓配電盒（圖1）。高壓電池輸出電能，通過電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出扭矩經(jīng)過主減速器減速增扭后，驅(qū)動(dòng)車輛行駛。

由式（17）可知，影響續(xù)駛里程的因素為：最高車速、測試質(zhì)量、風(fēng)阻、輪胎滾阻、驅(qū)動(dòng)電機(jī)效率、能量回收率、低壓附件功耗損失、DCDC 轉(zhuǎn)換效率和電池充電效率。速比影響電機(jī)在CLTC-C 工況下運(yùn)行點(diǎn)，間接影響了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的效率，故驅(qū)動(dòng)電機(jī)的效率不僅包括電機(jī)本體的效率，電機(jī)電控效率的效率，還包括電機(jī)不同速比下的工況效率。為分析各個(gè)因素對續(xù)駛里程的影響，本文按表4 設(shè)置了仿真分析矩陣，將表1 和表2 輸入到整車動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性仿真模型中，利用AMEsim 的批處理仿真功能進(jìn)行仿真。仿真時(shí)需保持單一變量輸入，其他參數(shù)保持不變，仿真續(xù)航結(jié)果變化平均比例如表4 所示。續(xù)航變化平均比例是負(fù)值，說明該因素按仿真輸入列表變化時(shí)續(xù)航結(jié)果是減少的。

根據(jù)上述敏感性分析結(jié)果表，形成項(xiàng)目可執(zhí)行清單，輸入項(xiàng)目開發(fā)中，將此形成可執(zhí)行清單。可執(zhí)行清單中，測試質(zhì)量降低50 kg，風(fēng)阻系數(shù)減少0.1，滾阻系數(shù)降低5.0‰，電機(jī)效率平均提升1%，能量回收率提升10%，低壓功耗降低0.020 kW · h，最高車速、DCDC 效率和電池充電效率以及主減速比保持不變，輸入到整車動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性仿真模型中，CLTC-C 工況下續(xù)航里程提升6.6%。

5 結(jié)束語

本研究為解決輕型商用車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配方法不夠系統(tǒng)的問題以及滿足續(xù)航里程提升的需求，建立了對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型和整車仿真模型，進(jìn)行了多個(gè)參數(shù)單一變量的敏感性分析，結(jié)論如下。

（1）對后驅(qū)純電動(dòng)商用車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析，建立了續(xù)航提升的數(shù)學(xué)模型，按驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能參數(shù)理論匹配結(jié)果進(jìn)行了整車動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性仿真，模型仿真結(jié)果滿足動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)值。

（2）按驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能參數(shù)匹配理論找出了影響續(xù)駛里程的影響因素，并進(jìn)行了敏感性仿真分析。分析得到了整車最高車速、測試質(zhì)量、風(fēng)阻、滾阻及電機(jī)效率、能量回收率、低壓附件功耗損失、DCDC 轉(zhuǎn)換效率、電池充電效率以及速比變化對續(xù)駛里程影響的具體比例，形成了項(xiàng)目可執(zhí)行清單。根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際開發(fā)匹配，CLTC-C 工況下整車?yán)m(xù)航里程仿真提升6.6%。

（3）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能參數(shù)匹配理論和敏感性分析的結(jié)果為整車廠提升續(xù)駛里程提供了理論指導(dǎo)和項(xiàng)目開發(fā)具體工作清單，對整車廠純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程提升工作具有一定的參考價(jià)值。后續(xù)將進(jìn)一步開展整車滑阻測試、動(dòng)力性測試和實(shí)車測試單一變量對續(xù)航里程的影響結(jié)果及續(xù)航里程的能量流測試，完善仿真模型層級，綜合優(yōu)化提升實(shí)車?yán)m(xù)航里程。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 邱彬， 彭海麗. 我國商用車低碳化發(fā)展環(huán)境研究與技術(shù)路徑分析[J] 汽車工程學(xué)報(bào)，2022，12（2）：127-136.

[2] 彭鵬峰， 許新權(quán)， 曾潔瓊. 基于電機(jī)效率的純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配研究[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2021，6：39-44.

[3] 王永鼎， 裴開雅. 純電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收策略優(yōu)化研究[J]. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2022，41（9）：1436-1441.

[4] 施佳能， 韋尚軍， 丘云燕， 等. 基于CRUISE 的純電動(dòng)商用車動(dòng)力參數(shù)匹配及仿真分析[J]. 電子質(zhì)量，2022（03）：67-72.

[5] 孫國慶， 葉硼林， 余翔宇， 等. 純電動(dòng)商用車動(dòng)力系統(tǒng)選型及其基于Cruise 的動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性仿真[J]. 汽車實(shí)用技術(shù)，2020（05）：11-14+22.

[6] 余志生. 汽車?yán)碚揫M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，2018.

作者簡介：

蔣華梁，碩士，工程師，研究方向?yàn)檎噭?dòng)力經(jīng)濟(jì)性集成。