基于大數據的新能源重卡動力匹配方法

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與傳統內燃機相近，即最高車速、加速時間和最大爬坡度，但是電機的機械特性與傳統內燃機有很大不同：電機的外特性有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]；而傳統內燃機外特性曲線一般只有1條，曲線及以下均可持續工作[3]。因為外特性差異，電機功率、轉矩等關鍵參數無法直接照搬內燃機。本文以城建渣土細分市場為例，通過采用大數據分析、理論計算等措施，研究新能源動力匹配，形成科學精準的動力參數匹配方法[4]。

由于傳統燃油車在城建渣土細分市場已經充分驗證，可以認為傳統燃油車已較好的滿足用戶需求，因此通過采集傳統燃油車大數據運營參數，同時結合燃油發動機、電機性能差異，制定與傳統燃油車相當的電驅動力參數，即可實現基于大數據的電驅動力匹配。

1 功率匹配

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

圖1 電機外特性圖

圖2 燃油發動機外特性圖

選取200輛某區域城建渣土車進行運營工況分析，通過大數據平臺提取近3個月市場運行數據，對運營過程中發動機輸出功率進行分布統計，如表1所示。從中可見，樣本燃油車運營過程最大使用功率300 kW,占比2%，因此電機峰值功率需≥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 轉速匹配

因不同電驅構型電機轉速與變/減速機構匹配方式不同，會導致相同的車速但電機轉速不同的情況[5]，因此不宜用電機轉速作為匹配項，應采用輪邊轉速進行分析論證。

通過大數據平臺提取近3個月市場運行數據，對運營過程中車速進行分布統計，如表2所示。從中可見，樣本燃油車運營過程中最高車速70 km/h，占比3.2%，因此需滿足的最高車速為70 km/h,同時根據車速計算公式[6]：

表2 車速分布

計算得出輪邊轉速340 r/min，及城建渣土輪邊轉速需≥340 r/min，方可滿足細分市場需求。

3 轉矩匹配

與功率、車速匹配不同，轉矩大數據參數比較離散，且部分大數據點存在突變，數據精度較低，單純進行分布統計會導致轉矩匹配偏差過大，因此需要結合整車運營坡度分析，間接計算出轉矩參數。

通過大數據平臺提取近3個月市場運行數據，對運營過程中坡度進行分布統計，如表3所示。從中可見，樣本燃油車運營過程中最大坡度30%，占比1.8%，其中80%以內占比小于15%坡度，因此峰值驅動轉矩滿足30%爬坡度，額定驅動轉矩需滿足15%爬坡度，同時根據爬坡度計算公式[6]：

表3 坡度分布

計算得出輪邊額定轉矩57 836 Nm，峰值驅動轉矩109 755 Nm。

4 持續時間校核

通過上述分析計算，可以初步確定某區域城建渣土車動力參數為：額定功率200 kW，峰值功率300 kW，峰值輪邊轉速340 r/min，額定驅動轉矩58 000 Nm，峰值驅動轉矩110 000 Nm(轉矩取整)，額定與峰值的邊界是按照覆蓋工況占比進行劃分，并未按照持續時間進行細分，是否會存在峰值功率或轉矩持續運行超過1 min需要進一步分析。

通過大數據篩選出持續功率大于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工況持續時間均小于1 min，故300 kW電驅功率滿足某區域城建渣土市場需求。

圖3 功率片段外特性圖

同樣，通過大數據篩選出持轉矩大于90 000 Nm工作片段，并繪制以時間為X軸、轉矩為Y軸的工況圖，如圖4所示。從中可見，超過110 000 Nm工況持續時間均小于1 min，故110 000 Nm驅動轉矩滿足某區域城建渣土市場需求。

圖4 轉矩片段

5 小結

本文以某區域城建渣土市場為例，通過大數據統計當前燃油車運營數據的方法，對新能源車電驅總成關鍵動力參數進行匹配分析；即通過功率、車速、爬坡度等大數據信息，篩選識別出電驅所對應的額定、峰值參數，同時根據電機峰值持續特性，采用大數據繪制高功率、大轉矩工況持續工作片段圖，進一步校核是否滿足要求，最終確定電驅參數，實現精準動力匹配。