【摘" 要】面對(duì)純電重卡復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景，以及智能化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，對(duì)整車電平衡提出了更高的要求。在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓酵茖?dǎo)和應(yīng)用的基礎(chǔ)上詳細(xì)闡述純電重卡電平衡的設(shè)計(jì)與計(jì)算方法，并通過某款車型進(jìn)行實(shí)例應(yīng)用計(jì)算，同時(shí)分析DC/DC變換器、低壓蓄電池的選型，對(duì)純電重卡電平衡的設(shè)計(jì)具有參考意義。

【關(guān)鍵詞】純電重卡；商用車；電量平衡；設(shè)計(jì)方法

中圖分類號(hào)：U469.72" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " 文章編號(hào)：1003-8639（ 2023 ）11-0019-02

Research on Electric Balance Design of Pure Electric Heavy Duty Truck Commercial Vehicles

QIAO Baocun，F(xiàn)AN Shen，SUN Gangao

（XCMG Automotive Division，Xuzhou 221100，China）

【Abstract】Facing the complex application scenarios of pure electric heavy trucks，as well as the development of intelligence and networking，higher requirements are put forward for vehicle electrical balance. On the basis of rigorous formula derivation and design application，this article elaborates the design and calculation method of the electric balance of pure electric heavy trucks in detail，and applies the calculation to a certain vehicle model. At the same time，it analyzes the selection of DC/DC converters and low-voltage batteries，which has reference significance for the design of the electric balance of pure electric heavy trucks.

【Key words】pure electric heavy truck；commercial vehicles；electric balance；design methods

電平衡是指整車電氣負(fù)載間的電量均衡，是衡量整車電氣系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性的重要指標(biāo)。精確的電平衡匹配計(jì)算，有利于降低電氣系統(tǒng)冗余度，降低電氣能耗，提高整車電氣系統(tǒng)壽命，尤其是在電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化的大背景下，新能源汽車能量管理日漸重要，整車電平衡設(shè)計(jì)也扮演著越來越重要的角色。

1" 電平衡設(shè)計(jì)綜述

純電重卡電平衡一般分為動(dòng)態(tài)電平衡以及靜態(tài)電平衡[1]。動(dòng)態(tài)平衡衡量的是車輛DC/DC變換器、低壓蓄電池以及其他電氣負(fù)載間電量供應(yīng)與需求的動(dòng)態(tài)平衡，確保整車電量能夠?qū)崿F(xiàn)良性循環(huán)。動(dòng)態(tài)電平衡與車輛行駛工況、季節(jié)氣候、駕駛習(xí)慣等相關(guān)聯(lián)。靜態(tài)平衡是在車輛熄火靜置時(shí)，衡量低壓蓄電池與整車靜態(tài)功耗間的供需平衡。車輛的靜態(tài)電平衡需保證車輛沒有啟動(dòng)運(yùn)行，整車電氣負(fù)載未啟用以及不能進(jìn)行任何方式的充電。本文給出了純電重卡靜態(tài)電平衡的計(jì)算方法。

2" 電平衡設(shè)計(jì)內(nèi)容

2.1" 設(shè)計(jì)方法

電平衡設(shè)計(jì)計(jì)算一般包括環(huán)境條件確定、負(fù)載工作制確定、整車電量需求計(jì)算以及DC/DC變換器、低壓蓄電池選型等。電平衡設(shè)計(jì)開發(fā)流程如圖1所示。

純電重卡的工況條件包括冬季白晝、夏季白晝、夏季夜間、冬季夜間、冬季雪夜、夏季雨夜、春秋白晝和春秋夜間。在夏季雨夜時(shí)，整車用電負(fù)荷最大，因此整車額定輸出電流大于該用電工況下的整車用電負(fù)荷[2]。

根據(jù)整車電氣負(fù)載的不同工作特性將負(fù)載工作制分為：連續(xù)工作制負(fù)載（Ⅰ類）、長(zhǎng)時(shí)間工作制負(fù)載（Ⅱ類）、短時(shí)或隨機(jī)工作制負(fù)載（Ⅲ類）。其中，連續(xù)工作制負(fù)載是指車輛在不同工況下均持續(xù)運(yùn)行的電氣負(fù)載，常見的負(fù)載有儀表、網(wǎng)關(guān)、行駛記錄儀、相關(guān)控制器等；長(zhǎng)時(shí)間工作制負(fù)載指汽車運(yùn)行中長(zhǎng)時(shí)間工作的用電負(fù)載，包括遠(yuǎn)光燈、近光燈、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、車載冰箱、飲水機(jī)等；短時(shí)或隨機(jī)工作制負(fù)載是指汽車行駛過程中隨機(jī)使用或工作時(shí)長(zhǎng)不確定的用電負(fù)載，如室內(nèi)燈、電動(dòng)門窗、洗滌電機(jī)、喇叭、點(diǎn)煙器、電動(dòng)后視鏡、ABS系統(tǒng)及其他用電設(shè)備。

在確認(rèn)整車用電負(fù)荷之前還需確定工作制負(fù)載的頻度系數(shù)。整車電氣負(fù)載在同一時(shí)間不會(huì)全部都投入工作，而是根據(jù)整車不同工況或駕駛模式習(xí)慣等因素選擇性啟動(dòng)關(guān)閉，除此之外氣候條件、環(huán)境變化也會(huì)影響電氣負(fù)載工作的狀態(tài)與工作時(shí)間。

以某純電重卡為例，夏季雨夜工作制下電氣負(fù)載的工作電流、頻度系數(shù)等約束因素如表1所示。

為了全面分析不同工況下的用電量，總結(jié)確定了8種工況，分別為夏季白晝、夏季夜間、夏季雨夜、春秋白晝、春秋夜間、冬季白晝、冬季夜間和冬季雪夜。參照公式（1）進(jìn)行不同工況下的整車用電量計(jì)算。

I=∑I連+∑I長(zhǎng)+∑I短（1）

式中：I——整車等效電流；I連——連續(xù)工作制等效電流；I長(zhǎng)——長(zhǎng)時(shí)工作制等效電流；I短——短時(shí)工作制等效電流。

針對(duì)這8種工況，計(jì)算出整車用電量，如表2所示。由此可以得出夏季雨夜為輸出電流最大的工況，此時(shí)整車消耗電流為66.4A。

2.2" DC/DC變換器、蓄電池匹配選型

DC/DC變換器為直流轉(zhuǎn)換裝置，將母線的高壓電轉(zhuǎn)換成低壓電，為整車所有的低壓電氣負(fù)載供電，同時(shí)為整車蓄電池供電[3]。根據(jù)公式（2）初步確定DC/DC變換器的功率。

PS = P / K（2）

式中：PS——DC/DC變換器額定功率；P——整車最大耗電功率；K——折算系數(shù)，一般取0.9。

由此可確定DC/DC的功率為1.6kW?？紤]純電重卡存在上裝以及電氣改裝的特殊情況，而且電氣負(fù)載的功率較大，同時(shí)結(jié)合市場(chǎng)以及用戶需求，將DC/DC的功率確定為3kW。

純電重卡低壓蓄電池只為整車低壓電氣負(fù)載供電，所以在進(jìn)行蓄電池選型時(shí)只要計(jì)算蓄電池電池容量即可[4]。根據(jù)鉛酸蓄電池的特性，實(shí)際容量高于額定容量70%可以正常工作。根據(jù)公式（3）計(jì)算蓄電池容量。

T = Q × 70% / Ii（3）

式中：T——蓄電池儲(chǔ)運(yùn)時(shí)間，h，國內(nèi)一般要求6周，即1008h；Q——蓄電池額定容量；Ii——整車靜態(tài)電流，小于30mA。

由以上公式計(jì)算得到Q=43.2Ah，考慮到蓄電池自身放電特性以及后期平臺(tái)產(chǎn)品應(yīng)用，由此選用60Ah蓄電池。

3" 結(jié)束語

本文針對(duì)純電重卡商用車的場(chǎng)景特性分析了電平衡的重要性，并詳細(xì)介紹了靜態(tài)電平衡設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容和方法，并依托具體車型給出了設(shè)計(jì)計(jì)算過程，設(shè)計(jì)結(jié)果合理可靠。對(duì)新能源商用車，尤其是中重型純電卡車的電平衡設(shè)計(jì)選型具有重要的指導(dǎo)意義。下一步要在可靠設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上完善電平衡測(cè)試相關(guān)內(nèi)容，為設(shè)計(jì)提供更加可靠的技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王璽. 純電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)電平衡設(shè)計(jì)研究[J]. 中小企業(yè)管理與科技，2020（4）：182-183.

[2] 王景松，孫李璠，孫強(qiáng)，等. 純電動(dòng)汽車電平衡計(jì)算[J]. 汽車電器，2019（4）：8-10，13.

[3] 馬洪吉. 電動(dòng)汽車動(dòng)力電源系統(tǒng)DC_DC變換器的匹配和計(jì)算[J]. 汽車電器，2011（10）：25-26.

[4] 崔勝民. 新能源汽車技術(shù)解析[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2018.

（編輯" 凌" 波）

作者簡(jiǎn)介

錢寶存（1989—），工程師，碩士，研究方向?yàn)檎囯姎庀到y(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)研究與測(cè)試。