純電動大巴車動力系統匹配計算

閉志宏 韋滿麗 莫天福 莫飛娜 梁楷 王凌瑋

【摘 要】隨著全球經濟對石油資源的依賴越來越嚴重，能源危機成為全球性的問題。面對越來越緊張的能源供需關系，汽車行業作為傳統的能源消耗體系，急需解決當前行業面臨的危機。因此，尋求新能源汽車技術的發展與突破已成為各車企占領行業制高點的重要工作。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動力系統匹配設計。

【關鍵詞】新能源汽車;動力系統;匹配計算

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

新能源可減緩或者替代對傳統石油資源的依賴，近年來動力電池材料技術、電驅動技術的不斷進步，使得電動汽車成為未來新能源汽車的主要發展方向[1]。隨著各地都在打造具有地方特色的旅游經濟，純電動大巴車將成為中短途的城郊交通工具的首選，這是因為使用純電動大巴能減少空氣污染、噪聲污染等。文章介紹某型號8 m大巴車匹配純電直驅動力系統設計方案和匹配計算。

1 純電動直驅結構設計

本方案所采用的系統結構如圖1所示。

本方案所采用的系統結構要求如下。基于滿足整車的扭矩及轉速等動力需求情況下，整車的動力總成系統應符合結構緊湊及布置合理，車輛行駛過程中盡量降低噪音和振動[2]。？譺駕駛員觸發制動信號后，整車控制系統必須具備能量回收的功能[3]。驅動系統必須具備各路況油門狀態下輸出平順的需求扭矩，以便實現車輛在駕乘過程的舒適性。車輛駕駛路況為城市至景區，路況較復雜。

基于以上幾點要求，結合匹配的直驅方案的大巴車型使用路況，對爬坡度要求比較高，車輛最高速達到100 km/h的要求，選型的驅動直驅系統具備以下優點：①電機輸出的扭矩和轉速均能滿足車輛的日常使用要求，下直驅系統結構簡單，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，機械傳動效率完全由所選配的驅動電機決定，完全能夠實現整車高效的驅動目的。③直驅動力方案的可靠性和舒適性方面具備更大的優勢，如帶變速箱方案的車輛在行車過程出現升降擋時會有明顯的頓挫感，采用直驅的方案就不存在升降擋的情況，規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，其整車參數見表1。設計動力要求如下：最大爬坡度為20%;最大車速Vmax≥100 km/h;0～50 km/h加速時間t≤20 s;續駛里程S≥285 km。

2 驅動系參數配型選擇

2.1 主減速器傳動比配型選擇

考慮純電動大巴車的應用環境，所選的主減速應該具備高車速區域所需求的傳動比，同時兼具良好的加速和爬坡能力。目前，客車行業各車型所用的主減速器的傳動比在3.5～6.7，因此在設計階段初步設定最高轉速為n（按10%的最大余量）選擇電機的最大轉速。

i的選擇應先滿足車輛的最高行駛車速V的要求，即

上式中：n為電機峰值轉速，設定為3 500 r/min。

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

2.2 驅動電機選型

純電動汽車選配的電機應該有較高的高效區寬度和轉矩轉速特性，根據整車的設計要求，電機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的最大續航里程的巡航車速。所選的電機為永磁同步電機，電機的傳動效率為0.94。車輛在最高巡航速度100 km/h行駛，所需的電機額定功率可按如下公式計算：

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

滿載狀態下，爬坡設計為20%，車速為20 km/h，推算出電機的峰值扭矩最低值為2 545 N·m，峰值功率為169 kW。各關系如圖4、圖5所示。

綜合上述的計算取值，電機的參數應取額定功率為120 kW，峰值功率為170 kW，即可滿足該車型在城鄉路況下的舒適性駕駛要求。

3 結語

對于8 m車型的純電動大巴車，驅動系統采用純電直驅的方案，通過系統的理論計算，現有的驅動電機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

[1]（美）lqbal Husain.純電動及混合動力汽車設計基礎[M].第2版.林程，譯.北京：機械工業出版社，2012.

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

[3]林劍健.插電式混合動力系統匹配計算[J].機電技術，2013（4）：123-125.