純電動物流車動力系數參數匹配設計*

楊浩，稅永波

純電動物流車動力系數參數匹配設計*

楊浩，稅永波

（重慶工商職業學院，重慶 401520）

純電動汽車具有節能減排、傳動效率高、噪音污染少的優勢，因此被廣泛應用于物流車上。文章基于純電動物流車的組成結構對其動力系統進行參數匹配。該方法以最高車速、最大爬坡度、加速時間作為設計目標，對電機、變速器、電池進行參數設計。將所得參數與工程余量相結合，引入了安全系數，為純電動物流車的動力系統參數匹配提供了一種有效的方法。

純電力物流車；參數匹配；安全系數

1 前言

電動汽車對降低環境污染與節省燃料方面有至關重要的作用。隨著電子商務的迅速發展，物流車在交通運輸中的占比日益增大，因此純電動物流車引起了較多學者的關注。文獻[1]建立了一種以最高車速和爬坡性能指標來確定電機參數匹配的方法。文獻[2]基于兩檔變速器對傳動比進行了優化設計。文獻[3]基于純電動廂式物流車動力系統進行了匹配與優化。文獻[4]建立了電動汽車的動力系統和控制策略，提出了一種動力系統參數匹配方法。文獻[5]以整車性能作為優化目標，對純電動汽車動力系統參數匹配進行了研究。以上方法在車輛動力系統參數匹配方面取得了一定進展，但較少考慮工程余量。因此，本文主要基于純電動物流車的動力性，對電機、變速器、電池的主要參數進行匹配。結合工程實際，引入了安全系數，為純電動物流車的動力系統參數匹配提供了一種有效的方法。

2 純電動物流車結構分析

純電動物流車的動力傳動部分主要基于傳統車的底盤平臺開發所建，其核心是將蓄電池和電動機相結合作為動力源來代替了發動機。這樣純電動物流車以蓄電池和充電系統作為能源系統，變速器和電動機作為驅動系統，構成了純電動汽車動力傳動的核心部分，簡化了汽車的傳動系統與動力傳動路線。本文以某款純電動物流車開發為例，其整車基本參數如表1[6]，所設計的整車性能參數如表2。根據動力性能指標結合工程實際，來確定驅動電機、傳動系統傳動比、動力電池的參數，從而提供一種可用于工程實際的有效設計方法。

表1 整車基本參數表

表2 整車設計性能指標數表

3 純電動汽車電機參數的選擇

3.1 電機最大功率的匹配

汽車的動力性在一定程度上取決于所輸出的功率，不同的工況所依賴的功率取值不同。而汽車的最高車速、最大爬坡度、加速時間可以表征汽車的動力性[7]。因此，用以這三個參數可以確定電動機的最大功率。

當汽車在水平路面上以最高車速行駛，在考慮空氣阻力的條件下，其最大輸出功率應該滿足下式：

式中umax為最高車速；ηT=96%動力傳動系統效率；m為汽車總質量；g=10為重力加速度；f為滾動阻力系數、CD為空氣阻力系數；A為迎風面積。

當汽車以恒定速度爬坡時，其輸出功率應該滿足最大爬坡度，即下式成立：

式中ui為汽車爬坡時的車速，amax為最大爬坡角。

當汽車以較高車速進行超車時，所需要的加速時間越短，表明汽車的動力性越好。因此，汽車所輸出的最大功率應滿足超車工況的加速時間。

式中ua為加速末時的車速，δ為旋轉質量換算系數，一般取值為1.05，t為加速時間。

綜合以上工況，電動機的最大輸出功率應該滿足以上三種工況，因此應取其最大值，即：

在實際工程中，為防止電機過載運轉，引入安全系數λ1，這樣可得理想的最大峰值功率為：

式中1的取值為1~1.1。由以上分析可得以下匹配參數，如表3所示。

表3 純電動物流功率參數匹配表

3.2 傳動比的匹配

以往的純電動物流車較多采用一個固定檔位，這不利用車輛在多種工況下行駛。因此，開發具有兩檔變速器的物流車成為研究熱點。多個檔位應該在合理的參數匹配范圍內。本文基于表4的數據，給出傳動比參數匹配方法如下：

表4 電動機參數表

參考文獻[3]的研究成果，其傳動比的取值可分別由式（6）確定。

式中i為變速器傳動比，nmax為最大轉速，為r車輪半徑，Fu為車輛受到的最大行駛阻力，Tmax為電動機輸出的最大轉矩。由以上分析可得以下匹配參數，如表5所示。

表5 純電動物流傳動比參數匹配表

3.3 動力電池的匹配

動力電池是純電動物流車的能源裝置，其電量的多少決定了續航里程，由根據峰值功率決定的電池最大放電功率模型。[5]

（7）

Pbmax為動力電池的最大放電功率；Pemax為電機峰值功率；Pimax為電動附件峰值功率；b為動力電池放電效率。將電機峰值功率170.07kw，結合文獻[4]，可得ηb=94%，Pimin取值為6.2kw，這樣可得動力電池的最大放電功率為187.73kw。

在實車應用，為滿足有效的續航里程，引入安全系數λ2，這樣可得理想的動力電池功率的取值范圍為：

式中λ2的取值一般為1~1.1。這樣可得動力電池的放電功率其取值范圍為表6。

表6 動力電池參數匹配表

4 結束語

本文基于純電動物流車的組成部分，對電機、變速器、電池的參數進行了匹配。從動力性的角度分析了所確定參數應該滿足的取值范圍，將工程余量引入到參數匹配中，確定了相應的安全系數，使所設計的參數不僅滿足車輛動力性的理論需要，更能符合工程實際，為純電動物流車的動力系統參數匹配提供了一種有效的方法。

[1] 孫永正,李獻著,鄧俊.插電式串聯混合動力轎車的選型匹配與仿真[J].汽車工程, 2010,32 (12): 1016-1020,1025.

[2] 王瑞敏,張帆.純電動車動力系統選型和基于AVL Cruise的性能仿真[J].移動電源與車輛, 2010(4):8-12.

[3] 劉沛,尹成龍,楊愛喜,等.基于純電動廂式物流車動力系統匹配與優化[J].合肥工業大學學報(自然科學版),2018,41(06):752-756.

[4] 趙強,曲萬達,張國棟,等.純電動牽引力系統參數匹配與仿真[J].汽車技術,2017(9):53-57.

[5] 楊峰.純電動汽車動力系統參數匹配與優化:[學位論文].長沙:湖南大學,2013.

[6] 徐克,陳子順,劉芳,等.純電動物流車驅動系統的基礎研究[J].機械工程師,2018(10):9-13.

[7] 余志生主編.汽車理論.北京:機械工業出版社,2006.

Parameter Matching Design Based On Dynamic Coefficient oFPure Electric Logistics Vehicle*

Yang Hao, Shui Yongbo

( Chongqing Technology and Business Institute, Chongqing 401520 )

Pure electric vehicles have the advantages of energy saving, high transmission efficiency and low noise pollution, so they are widely used in logistics vehicles.This paper is based on the composition of pure electric logistics vehicles to match the parameters of their power system.The method is designed with the highest speed, maximum ramp and acceleration time as parameters. Combining the obtained parameters with the engineering margin, the safety factor is introduced, which provides an effective method for matching the power system parameters of pure electric logistics vehicles.

Pure electric logistics vehicle;Parameter matching;Safety factor

U469.7

A

1671-7988(2019)18-06-03

U469.7

A

1671-7988(2019)18-06-03

楊浩，就職于重慶工商職業學院。

重慶工商職業學院2018年度科研項目（NDYB2018-19）。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.18.002