基于中國城市道路循環的純電動乘用車動力匹配

馬煜琛，馮堅

（長安大學汽車學院，陜西 西安 710000）

引言

我國汽車保有量不斷增加，能源和環境壓力日益加劇。新能源汽車成為應對這兩個突出問題的最可行的對策和最現實的選擇之一。但目前為止動力電池和其它一些關鍵性技術還沒有取得有效地突破[1]，續駛里程和充電時間大大制約了電動汽車的發展普及。因此，在電相同蓄電池條件下，更好地滿足動力性要求和最大地增加續駛里程，一直是研究者們追求的目標，也是本論文研究的主要目的。ADVISOR (Advan ced Vehicle Simulator)[2]是由美國國家能源部可再生能源實驗室開發的一種高級車輛仿真軟件，可以對設計車型的動力性、經濟性、排放等方面進行仿真，并可對整車進行參數優化。

1 整車參數及性能指標

整車參數要求

下表1是整車性能參數要求。

表1 主要整車參數表

1.2 整車性能指標

本車的相關性能參數如表2。

表2 整車性能指標表

2 動力系統參數匹配

2.1 驅動電機參數設計[3]

（1）驅動電機功率。分別計算最高車速、最大加速度、最大爬坡度時所需的功率P1,P2,P3。根據動力系統要求，驅動電機峰值功率Pm要滿足以上要求，即Pm≥max{ P1,P2,P3}，再根據Pm選擇額定功率Pe。本文選擇為Pm10Kw，Pe為30Kw。

（2）驅動電機轉速。電動機擴大恒功率區系數β，是指電動機最高轉速和額定轉速的比值范圍。額定轉速ne的計算式為：

本文選擇驅動電機額定轉速 ne=3000r/min,峰值轉速nmax=9000r/min。

（3）驅動電機扭矩。電動機額定轉矩 Te可以根據電動機的額定功率和額定轉速來確定：

驅動電機最大轉矩為（λ為電機過載系數）：

本文驅動電機額定扭矩選擇40N·m，最大轉矩125 N·m。

2.2 電池組參數設計

（1）動力蓄電池組的容量

電動車以速度ua勻速行駛時所需的功率為：

車輛等速行駛距離s時，所需能量是：

式中，W表示所需能量，kwh；s表示行駛的距離，km；ua表示行駛的車速，km/h。

（2）電池組數目的選擇

一般單體電池不能滿足電動車的要求，所以需要多個電池：

式中，N表示電池組電池的個數；E0表示單體電池的工作電壓，V；C為單體電池的容量，Ah；ηDOC表示蓄電池的放電深度。本文選擇100塊單體容量28 Ah的電池。

2.3 傳動系參數設計[4]

（1）最小傳動比的確定。變速器最小傳動比為直接傳動比，即主減速器傳動比。

（2）最大傳動比的確定。要考慮最大爬坡度、附著率和最低穩定車速三方面問題。

本文選擇傳動比it為8。

3 整車性能仿真

為檢驗動力參數匹配，使用ADVISOR軟件對動力系統進行仿真。由下表3所列仿真結果可見滿足設計要求。根據國標 QT/C 759-2006[5]規定的小車城市循環工況，在 ADVI SOR中新建了CYC_CHINA工況作為道路仿真循環工況。

圖1 仿真車速圖

表3 整車性能仿真

圖1是仿真車速圖，可以看出本文匹配電動車滿足中國城市循環工況，動力性能良好。

圖2表示單個CYC_CHINA循環工況，電池SOC值變化情況。SOC值隨時間呈現下降趨勢，較為平緩。由于制動能量回收的影響，出現小幅波動。

圖2 電池SOC值

圖3是電機輸出轉矩和轉速，可以看出汽車制動時系統對制動能量進行了回收，這對增加續駛里程有重要意義[6]。電機轉速曲線與車速曲線相符，說明動力性良好。

圖3 電機輸出轉速和扭矩

4 總結

基于中國城市道路循環使用ADVISOR對匹配結果進行仿真，結果表明電動車動力性可以滿足中國城市道路循環，續駛里程達到設計要求。匹配結果很好的滿足了設計要求，但本文僅做了基礎研究，未來可對相關部件進行進一步優化。

參考文獻

[1] 孫逢春等.電動汽車基礎[M].北京∶北京理工大學出版社,2004.

[2] 曾小華,宮維鈞.ADVISOR 2002電動汽車仿真與再開發利用 [M],北京∶機械工業出版社,2014.1.

[3] 張同.純電動汽車動力系統研究[D].武漢∶武漢理工大學.2011.7.

[4] 麻友良,嚴運兵.電動汽車概論[M].北京∶機械工業出版社,2012.11

[5] QC/T 759-2006 汽車試驗用城市運轉循環[S].北京∶中國計劃出版社.2006.11

[6] Folkesson A. Real life testing of a Hybrid PEM Fuel Cell Bus[ J ] .Journal of Power Sources,2003, ( 118 ) ∶349-357.