劉 棟 文雪峰 雷俊鵬 武甜甜

（陜西重型汽車有限公司汽車工程研究院，陜西 西安 710200）

0 前言

新能源汽車的動力性評價指標(biāo)與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)相近，即最高車速、加速時間和最大爬坡度，但是電機(jī)的機(jī)械特性與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)有很大不同：電機(jī)的外特性有2條曲線即額定曲線與峰值曲線，其中額定曲線及以下部分可以長時間工作，而額定曲線至峰值之間可工作時長逐步減小，直至峰值曲線僅可工作1 min[1][2]；而傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)外特性曲線一般只有1條，曲線及以下均可持續(xù)工作[3]。因?yàn)橥馓匦圆町?，電機(jī)功率、轉(zhuǎn)矩等關(guān)鍵參數(shù)無法直接照搬內(nèi)燃機(jī)。本文以城建渣土細(xì)分市場為例，通過采用大數(shù)據(jù)分析、理論計(jì)算等措施，研究新能源動力匹配，形成科學(xué)精準(zhǔn)的動力參數(shù)匹配方法[4]。

由于傳統(tǒng)燃油車在城建渣土細(xì)分市場已經(jīng)充分驗(yàn)證，可以認(rèn)為傳統(tǒng)燃油車已較好的滿足用戶需求，因此通過采集傳統(tǒng)燃油車大數(shù)據(jù)運(yùn)營參數(shù)，同時結(jié)合燃油發(fā)動機(jī)、電機(jī)性能差異，制定與傳統(tǒng)燃油車相當(dāng)?shù)碾婒?qū)動力參數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)的電驅(qū)動力匹配。

1 功率匹配

汽車功率是指汽車在單位時間內(nèi)所做的功，功率越大動力性越好，直接決定電機(jī)平臺選型、整車動力性水平等，在新能源車電驅(qū)動力匹配過程中，額定功率、峰值功率參數(shù)的確定是非常重要的一步。

圖1 電機(jī)外特性圖

圖2 燃油發(fā)動機(jī)外特性圖

選取200輛某區(qū)域城建渣土車進(jìn)行運(yùn)營工況分析，通過大數(shù)據(jù)平臺提取近3個月市場運(yùn)行數(shù)據(jù)，對運(yùn)營過程中發(fā)動機(jī)輸出功率進(jìn)行分布統(tǒng)計(jì)，如表1所示。從中可見，樣本燃油車運(yùn)營過程最大使用功率300 kW,占比2%，因此電機(jī)峰值功率需≥300 kW，才可滿足與燃油車相同的功率需求；同時根據(jù)其余功率段分布可知，200 kW及以下占比82.7%，即80%的工況功率均小于200 kW，因此額定功率需≥200 kW。

表1 功率分布

2 轉(zhuǎn)速匹配

因不同電驅(qū)構(gòu)型電機(jī)轉(zhuǎn)速與變/減速機(jī)構(gòu)匹配方式不同，會導(dǎo)致相同的車速但電機(jī)轉(zhuǎn)速不同的情況[5]，因此不宜用電機(jī)轉(zhuǎn)速作為匹配項(xiàng)，應(yīng)采用輪邊轉(zhuǎn)速進(jìn)行分析論證。

通過大數(shù)據(jù)平臺提取近3個月市場運(yùn)行數(shù)據(jù)，對運(yùn)營過程中車速進(jìn)行分布統(tǒng)計(jì)，如表2所示。從中可見，樣本燃油車運(yùn)營過程中最高車速70 km/h，占比3.2%，因此需滿足的最高車速為70 km/h,同時根據(jù)車速計(jì)算公式[6]：

表2 車速分布

計(jì)算得出輪邊轉(zhuǎn)速340 r/min，及城建渣土輪邊轉(zhuǎn)速需≥340 r/min，方可滿足細(xì)分市場需求。

3 轉(zhuǎn)矩匹配

與功率、車速匹配不同，轉(zhuǎn)矩大數(shù)據(jù)參數(shù)比較離散，且部分大數(shù)據(jù)點(diǎn)存在突變，數(shù)據(jù)精度較低，單純進(jìn)行分布統(tǒng)計(jì)會導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩匹配偏差過大，因此需要結(jié)合整車運(yùn)營坡度分析，間接計(jì)算出轉(zhuǎn)矩參數(shù)。

通過大數(shù)據(jù)平臺提取近3個月市場運(yùn)行數(shù)據(jù)，對運(yùn)營過程中坡度進(jìn)行分布統(tǒng)計(jì)，如表3所示。從中可見，樣本燃油車運(yùn)營過程中最大坡度30%，占比1.8%，其中80%以內(nèi)占比小于15%坡度，因此峰值驅(qū)動轉(zhuǎn)矩滿足30%爬坡度，額定驅(qū)動轉(zhuǎn)矩需滿足15%爬坡度，同時根據(jù)爬坡度計(jì)算公式[6]：

表3 坡度分布

計(jì)算得出輪邊額定轉(zhuǎn)矩57 836 Nm，峰值驅(qū)動轉(zhuǎn)矩109 755 Nm。

4 持續(xù)時間校核

通過上述分析計(jì)算，可以初步確定某區(qū)域城建渣土車動力參數(shù)為：額定功率200 kW，峰值功率300 kW，峰值輪邊轉(zhuǎn)速340 r/min，額定驅(qū)動轉(zhuǎn)矩58 000 Nm，峰值驅(qū)動轉(zhuǎn)矩110 000 Nm(轉(zhuǎn)矩取整)，額定與峰值的邊界是按照覆蓋工況占比進(jìn)行劃分，并未按照持續(xù)時間進(jìn)行細(xì)分，是否會存在峰值功率或轉(zhuǎn)矩持續(xù)運(yùn)行超過1 min需要進(jìn)一步分析。

通過大數(shù)據(jù)篩選出持續(xù)功率大于250 kW的工作片段，并繪制以時間為X軸、功率值為Y軸的工況圖，如圖3所示。從中可見，超過300 kW工況持續(xù)時間均小于1 min，故300 kW電驅(qū)功率滿足某區(qū)域城建渣土市場需求。

圖3 功率片段外特性圖

同樣，通過大數(shù)據(jù)篩選出持轉(zhuǎn)矩大于90 000 Nm工作片段，并繪制以時間為X軸、轉(zhuǎn)矩為Y軸的工況圖，如圖4所示。從中可見，超過110 000 Nm工況持續(xù)時間均小于1 min，故110 000 Nm驅(qū)動轉(zhuǎn)矩滿足某區(qū)域城建渣土市場需求。

圖4 轉(zhuǎn)矩片段

5 小結(jié)

本文以某區(qū)域城建渣土市場為例，通過大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)當(dāng)前燃油車運(yùn)營數(shù)據(jù)的方法，對新能源車電驅(qū)總成關(guān)鍵動力參數(shù)進(jìn)行匹配分析；即通過功率、車速、爬坡度等大數(shù)據(jù)信息，篩選識別出電驅(qū)所對應(yīng)的額定、峰值參數(shù)，同時根據(jù)電機(jī)峰值持續(xù)特性，采用大數(shù)據(jù)繪制高功率、大轉(zhuǎn)矩工況持續(xù)工作片段圖，進(jìn)一步校核是否滿足要求，最終確定電驅(qū)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)動力匹配。