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    純電動廂式運輸車動力系統(tǒng)匹配

    2018-06-12 08:58:06崔夢謙李金勇
    時代汽車 2018年9期
    關(guān)鍵詞:動力性車速轉(zhuǎn)矩

    崔夢謙 李金勇

    天津科斯特汽車技術(shù)有限責(zé)任公司 天津市 301709

    1 引言

    動力系統(tǒng)是汽車的動力來源,對汽車的性能有著決定性的影響,本文對純電動廂式運輸車動力系統(tǒng)的匹配過程做了簡要總結(jié)。

    2 純電動廂式運輸車動力系統(tǒng)的組成

    動力系統(tǒng)主要由以下零部件組成:

    (1)驅(qū)動電機(jī);

    (2)減速箱;

    (3)動力電池。

    3 方案介紹

    3.1 方案概述

    (1)在汽油車基礎(chǔ)上,用純電動驅(qū)動系統(tǒng)取代燃油動力系統(tǒng);

    (2)開發(fā)減速箱,中置后驅(qū)改為后置后驅(qū);

    (3)轉(zhuǎn)向助力改為電動系統(tǒng)(電動液壓泵);

    (4)增加電動水泵;

    (5)增加電動真空泵;

    表1 車速與電機(jī)功率對應(yīng)關(guān)系

    (6)改制原汽油車車身以安裝純電系統(tǒng)零部件;

    (7)改制原車線束。

    3.2 設(shè)計目標(biāo)

    (1)30min最高車速,85km/h;

    (2)加速性能,0-50km/h,小于10s;

    (3)爬坡能力,大于15%;

    (4)保證車輛在純電池驅(qū)動時,60km/h勻速行駛里程不小于200km。

    4 動力系統(tǒng)主要零部件選型

    4.1 驅(qū)動電機(jī)的選型

    電機(jī)的選擇需要考慮整車性能的需求,功率既不能選的過大也不能選的過小,功率太小,純電動汽車動力不足,不能達(dá)到預(yù)期的性能要求;功率選的過大,則會造成整車效率偏低且車輪容易打滑。總之,電機(jī)的選擇應(yīng)能夠同時滿足對最高車速,加速性能和爬坡性能的要求。同時,電機(jī)的尺寸和重量也需要方便電動汽車的布置與配重要求。

    由于純電動車需要滿足整車的性能指標(biāo),所以,根據(jù)最高車速和加速度兩個方面初步選擇驅(qū)動電機(jī)。

    車速與驅(qū)動電機(jī)功率的對應(yīng)關(guān)系見表1。

    根據(jù)設(shè)計目標(biāo)及表1初步確定驅(qū)動電機(jī)的參數(shù)見表2:

    表2 初步確定驅(qū)動電機(jī)的參數(shù)

    4.2 動力電池的選型

    三元鋰電池持續(xù)放電≤3C;最大為5C,放電時間不超過3分鐘。初選單體容量為25.5Ah的電池,成組方案為25.5Ah 6并,9 6串,電池組3 C放電時功率為159kW。動電機(jī)額定功率為40kW,最大功率為80kW。25.5Ah6并,96串電池滿足驅(qū)動電機(jī)的要求。

    4.3 減速箱參數(shù)的設(shè)計要求

    減速箱用于轉(zhuǎn)變驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速,以適應(yīng)汽車在起步、加速、行駛以及克服各種道路障礙等不同行駛條件下對驅(qū)動車輪牽引力及車速為的不同要求的需要。用減速箱轉(zhuǎn)變驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的必要性在于電動機(jī)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化特性的特點是具有相對小的對外部載荷改變的適應(yīng)性。

    為保證減速箱具有良好的工作性能,對減速箱提出如下設(shè)計要求:

    (1)此減速箱為 一級 減速箱,速比為1.8;

    (2)最大輸入轉(zhuǎn)矩:250Nm,最大輸入轉(zhuǎn)速:6000rpm;

    (3)最大輸出轉(zhuǎn)矩:450Nm,最大輸出轉(zhuǎn)速:2778rpm;

    (4)布局:輸入輸出端再同一側(cè)(可參考上面動力傳動鏈布局圖)

    (5)中心距:245mm

    (6)減速箱輸入軸與電機(jī)輸出軸連接方式:花鍵連接;

    (7)減速箱殼體與電機(jī)殼體連接方式:端面連接;

    (8)潤滑方式為油池潤滑;

    (9)噪聲要求:符合手動機(jī)械變速箱的噪聲標(biāo)準(zhǔn);

    (10)工作環(huán)境溫度:-40℃~45℃。

    表3 初步確定動力電池的參數(shù)

    5 車輛動力性能仿真計算

    5.1 車輛基本參數(shù)

    汽車整備質(zhì)量m1(kg):2030

    汽車滿載質(zhì)量m2(kg):3030

    汽車試驗質(zhì)量m3(kg):2530

    空氣阻力系數(shù)CD:0.55

    汽車迎風(fēng)面積A(m2):3.83

    滾動阻力系數(shù)f 0.02

    傳動效率ηT =0.9

    車輪滾動半徑r(m):0.317

    后橋主減速比:4.556

    減速箱減速比:1.8

    5.2 使用matIab軟件進(jìn)行車輛動力性仿真

    計算機(jī)仿真可快速、準(zhǔn)確的計算車輛的動力性,提高了動力性匹配的效率。

    本文使用matlab軟件對車輛動力性進(jìn)行建模與仿真,分析、確定車輛動力系統(tǒng)各零部件的參數(shù)是否滿足車輛動力性要求。

    5.3 仿真結(jié)果

    (1)30分鐘最高車速

    按電機(jī)額定功率,30分鐘最高車速可達(dá)到93.85 km/h,如圖1所示。

    圖1 功率和車速對應(yīng)關(guān)系

    按電機(jī)最高轉(zhuǎn)速最高車速為87km/h,

    滿足設(shè)計要求(≥85 km/h)。

    (2)最大爬坡度

    滿載最大爬坡度:16%,如圖2所示。

    (3)加速時間

    0-50km/h加速時間為9.5s,如圖3所示。

    (4)60km/h勻速行駛續(xù)駛里程:

    53.6*0.8*0.95/11.5*60=212.5km

    注:

    (1)動力電池能量為53.6kwh;

    (2)可使用電量為80%(SOC剩余20%);

    (3)低壓(12V)電氣系統(tǒng)耗電5%;

    (4)60km/h勻速行駛需求功率為11.5kw。

    圖2 爬坡度和電機(jī)轉(zhuǎn)矩對應(yīng)關(guān)系

    圖3 加速時間和車速對應(yīng)關(guān)系

    5.4 仿真分析結(jié)論

    5)30分鐘最高車速:87 km/h,滿足設(shè)計要求(≥85 km/h);

    6)最大爬坡度:16%,滿足設(shè)計要求(>15%);

    7)0-50km/h加速時間為9.5s,滿足設(shè)計要求(≤10s);

    8)6 0 k m/h勻速行駛,續(xù)駛里程212km,滿足設(shè)計要求(≥200km);

    6 動力系統(tǒng)匹配結(jié)論

    (1)驅(qū)動電機(jī)參數(shù)滿足車輛動力性能要求;(2)減速箱參數(shù)滿足車輛動力性能要求;(3)動力電池參數(shù)滿足車輛動力性能要求。

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