某款5.99米純電動公路客車開發(fā)方案

朱鶴 尹婉 張大偉

摘要：簡要介紹了5.99米純電動公路客車開發(fā)目標(biāo)、設(shè)計(jì)方案，以及整車技術(shù)參數(shù)、動力系統(tǒng)選型、整車性能仿真分析等，重點(diǎn)針對客車市場小型化的市場變革。

關(guān)鍵詞：小型化;客運(yùn);動力系統(tǒng);性能仿真

面對高鐵、飛機(jī)、網(wǎng)約車、私家車等出行方式的變革，客運(yùn)行業(yè)面臨巨大的壓力，客車市場份額逐年路客運(yùn)已經(jīng)進(jìn)入了轉(zhuǎn)型發(fā)展期，客運(yùn)市場逐漸向小型化發(fā)展，如何更好的滿足旅客多樣化、個(gè)性化需求，開發(fā)出滿足市場需要的產(chǎn)品，已成為各個(gè)客車廠家重點(diǎn)研究的方向[1]。

1 ?開發(fā)目標(biāo)

隨著政府層面加大對純電動汽車市場推廣及客運(yùn)小型化的變革，5.9米左右純電動客車因?yàn)閷︸{駛員B照的要求，存在獨(dú)特的市場優(yōu)勢?！蛾P(guān)于推動農(nóng)村客運(yùn)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》對加快推進(jìn)城鄉(xiāng)客運(yùn)公共服務(wù)均等化、滿足農(nóng)村地區(qū)群眾多層次出行需求提出了新要求。因此開發(fā)一款小型化的、滿足城鄉(xiāng)運(yùn)營的純電動客車有廣闊的市場需求。

2 ?整車動力系統(tǒng)開發(fā)

2.1、電驅(qū)動系統(tǒng)匹配

對于電動汽車的驅(qū)動電機(jī)，需要確定的特性參數(shù)主要包括驅(qū)動電機(jī)的功率、扭矩和轉(zhuǎn)速。根據(jù)整車動力性能設(shè)計(jì)需求，通過最高車速、需求功率、需求扭矩等相關(guān)計(jì)算，確定驅(qū)動電機(jī)的相關(guān)參數(shù)。根據(jù)汽車?yán)碚揫2-3]，汽車的功率平衡關(guān)系如下：

在上式中代入整車參數(shù)，即可分析整車在工況下動力性指標(biāo)對應(yīng)的車輛功率需求。

一般來說，對于電動汽車的驅(qū)動電機(jī)，需要確定的特性參數(shù)主要包括：驅(qū)動電機(jī)的額定功率與峰值功率、電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩與峰值轉(zhuǎn)矩、電機(jī)基速與最高轉(zhuǎn)速。因此，在選取驅(qū)動電機(jī)時(shí)，應(yīng)考慮其功率需求是在驅(qū)動電機(jī)的穩(wěn)定持續(xù)工作區(qū)，還是在短時(shí)工作區(qū)或瞬時(shí)工作區(qū)。一般來說，電動汽車整車動力性指標(biāo)中最高車速對應(yīng)的為持續(xù)工作區(qū)，即驅(qū)動電機(jī)的額定功率;而最大爬坡度和全力加速時(shí)間對應(yīng)的則是短時(shí)工作區(qū)，即電動機(jī)的峰值功率;瞬時(shí)工作區(qū)則對應(yīng)持續(xù)時(shí)間非常短（秒級）的瞬時(shí)加速功率需求。本車型電機(jī)參數(shù)選擇如下（表1）：

2.2 ?動力鋰電池系統(tǒng)匹配

考慮到城鄉(xiāng)客車路況、使用環(huán)境相對復(fù)雜的特點(diǎn)，本項(xiàng)目選用安全性高、壽命長的磷酸鐵鋰電池。動力電池總線電壓主要由電機(jī)、動力電池的特性決定?，F(xiàn)有動力電池要滿足電機(jī)最大功率輸出需求，同時(shí)參照電池廠家的電芯特性和電池箱規(guī)格確定動力電池的額定總電壓。動力電池容量的確定考慮路況、純電動里程、電池組一致性、最低SOC等幾個(gè)因素，按項(xiàng)目目標(biāo)續(xù)駛里程要求，最終選定電池容量為173Ah/521.64V，總電量90.24kWh;電池系統(tǒng)滿足在外界環(huán)境溫度-30～45℃范圍內(nèi)正常工作，防護(hù)等級IP68。

2.3 ?電附件匹配

（1）雙源轉(zhuǎn)向泵

在原有單源的基礎(chǔ)上增設(shè)另外一套電機(jī)以及控制器。雙源轉(zhuǎn)向泵可以確保在高壓在失去助力后，低壓可提供30s以上助力，保證整車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的安全性。

（2）空壓機(jī)

采用電動無油活塞空壓機(jī)，其高度清潔的壓縮氣體、輕量化、易保養(yǎng)、易維修、不發(fā)生漏油、不產(chǎn)生廢油的特點(diǎn)，是新能源行業(yè)發(fā)展的趨勢。其主要優(yōu)勢如下：無需機(jī)油潤滑和密封，排氣干凈、沒有油污進(jìn)入車輛制動氣路的隱患;不存在機(jī)油泄漏，空壓機(jī)表面可以保持較干凈整潔;不需定期定量排出廢機(jī)油、加入新機(jī)油，維護(hù)保養(yǎng)成本降低;體積小，打氣效率高，節(jié)能優(yōu)勢明顯;壓縮空氣持續(xù)穩(wěn)定，可靠性高。

（3）空調(diào)系統(tǒng)：采用電動冷暖空調(diào)。

（4）除霜系統(tǒng)：電動除霜器。

3 ?整車控制系統(tǒng)開發(fā)

新能源客車的整車控制系統(tǒng)是分布式結(jié)構(gòu)，整車控制策略采用集中決策分布控制的思想，保證能量優(yōu)化利用、驅(qū)動器合理驅(qū)動、駕駛舒適的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?？刂撇呗蚤_發(fā)包括：驅(qū)動控制策略、能量回收控制策略、熱管理控制策略、故障診斷及處理策略等，結(jié)合整車控制系統(tǒng)還進(jìn)行整車車控制網(wǎng)絡(luò)底層驅(qū)動及上層應(yīng)用開發(fā)、在線程序更新、匹配標(biāo)定、離線故障診斷支持軟件開發(fā)和基于監(jiān)控大數(shù)據(jù)挖掘與策略優(yōu)化開發(fā)。在整車控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信方面，為滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換量大，實(shí)時(shí)性、可靠性要求高的特點(diǎn)，整個(gè)分布式控制系統(tǒng)之間采用CAN總線進(jìn)行通訊。CAN總線使得汽車各控制單元能夠共享信息和資源，達(dá)到簡化布線、減少傳感器數(shù)量、避免控制功能重復(fù)、提高系統(tǒng)可靠性和維護(hù)性、降低成本、更好地匹配和協(xié)調(diào)各個(gè)控制系統(tǒng)的目的。

4 ?整車性能仿真分析

采用專業(yè)仿真軟件，開展純電動客車動力系統(tǒng)需求建模與仿真分析。以動力性、經(jīng)濟(jì)性為優(yōu)化目標(biāo)，建立優(yōu)化模型，針對系統(tǒng)或零部件的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定最佳動力系統(tǒng)配置方案，基于動力系統(tǒng)仿真模型，對該方案進(jìn)行評價(jià)。形成工況大數(shù)據(jù)驅(qū)動的動力系統(tǒng)匹配優(yōu)化與評價(jià)方法和建議。

性能仿真結(jié)果：整車0-50km/h加速時(shí)間8.9s;最大爬坡度20.5%;最高車速100km/h;工況續(xù)駛里程220km。從仿真結(jié)果看，該車各項(xiàng)性能仿真參數(shù)滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)要求，能夠滿足日常的運(yùn)營需要。

5 ?結(jié)束語

此款車型的設(shè)計(jì)非常適合城鄉(xiāng)客運(yùn)需求，同時(shí)具有噪音低、零排放、充電時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。此款車型目前已批量投放市場，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，市場前景廣闊。

參考文獻(xiàn)：

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[3]胡驊，宋慧.電動汽車[ M].北京：人民交通出版社，2012：38-49.