增程式電動環(huán)衛(wèi)車動力系統(tǒng)匹配的研究

任 柯 楊 金

(鄭州宇通客車股份有限公司，河南 鄭州 450000)

隨著社會的發(fā)展和人們環(huán)保意識的加強，近年來新能源汽車廣泛受到大家歡迎，這主要是因為電動汽車不但具有節(jié)能減排的效果，滿足現(xiàn)代社會對綠色節(jié)能設備的需求，同時還擁有高效的特點，滿足大家對汽車運動的需求。盡管動力汽車有諸多的優(yōu)點，但是發(fā)展至今還沒有機型大規(guī)模的生產和使用，其中一個重要原因就是無法在長時間內持續(xù)行駛。但是增程式電動汽車的出現(xiàn)使這一問題得到了較好地解決。使用增程式汽車用戶，假如在短距離內行駛，只需要運用可外接充電的電池能量采用純電動的模式移動；假如用戶需要長時間的行駛，那么單純的外接充電的電池能量已經不能滿足行駛的需要，就需要開啟增程模式，也就是利用發(fā)動機-發(fā)電機組成的增程器，為汽車的行駛提供必要的能量。本文是以增程式電動環(huán)衛(wèi)車為研究對象，它是建立在普通環(huán)衛(wèi)車的基礎上，通過改變驅動電機，增加增程器和動力電池組，最終達到增程的目的。

1 增程式電動環(huán)衛(wèi)車的基本構型

增程式電動環(huán)衛(wèi)車與普通的純電動環(huán)衛(wèi)車相比，在結構上并不復雜。只不過是增加了特有的增程部分，其他結構與普通的純電動環(huán)衛(wèi)車基本上是一樣的。在增程式電動環(huán)衛(wèi)車運行過程中，各部分的動力來源都是來自于電能，并且各系統(tǒng)之間都是通過機械連接來傳遞能量的，這些都與普通的純電動環(huán)衛(wèi)車是相似的。

2 增程式電動環(huán)衛(wèi)車動力系統(tǒng)的選擇

2.1 驅動電機的選擇

在對驅動電機進行選擇時，需要通過公式uemax=0.377nmaxr/i0來確定驅動電機的最大轉速，其中，公式中uemax表示汽車運動的最高速度，而nmax則表示電機的最高運轉速度。在本研究中選擇的普通環(huán)衛(wèi)車的運動最高速度為80km/h，這個是固定不變的，然后根據(jù)電機的產品型號對電機進行選擇，在這里所選擇的電機為永磁磁阻電機，它的最大轉速可以達到3000r/min。對任何汽車來講它在上坡的過程中需要比較大的驅動功率，因此通過最大爬坡度所需功率15%的指標要求，就可以計算出電機所需要的最大功率。因此，通過汽車在最大爬坡度時行駛速度的15%與需要最大功率的曲線圖，可以計算出本文研究的環(huán)衛(wèi)車需要驅動電機的功率必須大于110kW。所以說本研究中選用電機的額定功率為120kW，根據(jù)過載系數(shù)2來計算，也就是說最大功率能夠達到240kW。

2.2 增程器的選擇

普通的電動環(huán)衛(wèi)車主要是通過可外接充電的電池能量提供動力，然而一旦環(huán)衛(wèi)車電池組的荷電狀態(tài)隨著行駛距離下降到一定值，它就不能維持車輛繼續(xù)行駛，本文的研究就是在普通的電動環(huán)衛(wèi)車上安裝增程器，當電池組的荷電狀態(tài)下降到一定程度時，就利用增程器為環(huán)衛(wèi)車提供動力。在進行研究時，還要考慮到環(huán)衛(wèi)車應用的實際情況。我國的環(huán)衛(wèi)車主要是在市區(qū)內工作，所以在選擇增程器的時候，要充分考慮到我國城市的交通狀況以及環(huán)衛(wèi)車其他附加對功率的消耗，這其中包括環(huán)衛(wèi)車的空調、轉向電機、空氣壓縮機等。利用公式就可以計算出增程式動力環(huán)衛(wèi)車增程器的平均功率為：

Pave=uave/3600(mgf+CdAu2ave/21.15)/(ηmηpηre)，

總功率為Pe=Pave/ηm+Pacc/ηacc，在公示中，uave表示的是環(huán)衛(wèi)車正常情況下行駛的車速，ηm表示的是選用驅動電機的效率，ηp表示的是動力傳遞所需要的機械效率，ηre表示的是環(huán)衛(wèi)車使用的發(fā)電機效率，由增程式動力環(huán)衛(wèi)車增程器平均功率的計算公式和總功率的計算公式可以得到增程器輸出功率是40kW。但是在實際應用中，還需要考慮到環(huán)衛(wèi)車發(fā)電機的效率以及遠距離行駛時所需要的功率，這樣在本研究中選用額度功率為65kW的永磁磁阻電機為增程器的發(fā)電機。

2.3 電池組的選擇

在本研究中進行增程式電動環(huán)衛(wèi)車設計，主要是解決不能長距離行駛的問題，所以本研究中的環(huán)衛(wèi)車在進行純電動續(xù)駛的距離較大，在此情況下，就選用單體電壓為4V的磷酸鐵鋰能量型電池，這種磷酸鐵鋰能量型電池是由150組單體電池進行串聯(lián)成組而形成的，所以本研究中所用的電池組的總電壓為600V。最重要的是電池組的標稱容量為200A·h，在使用過程中放電的深度可以達到85%。根據(jù)設計的增程式電動環(huán)衛(wèi)車的車速與續(xù)駛里程的關系可以清楚地看到，當車以45km/h的車速行駛時，在純電動的情況下可以持續(xù)地行駛85km。

3 結論

隨著城市的發(fā)展需求，增程式電動車將成為一個新的發(fā)展方向。本文通過對普通環(huán)衛(wèi)車在驅動電機、增程器以及動力電池組上進行改變和選擇，從而改變原環(huán)衛(wèi)車行駛距離短的弊端。希望本文的研究能夠為未來增程式電動環(huán)衛(wèi)車的研究和發(fā)展提供一定的幫助。