某純電動(dòng)輕型客車設(shè)計(jì)開發(fā)

摘 要：簡述6米-7米純電動(dòng)客車的市場開發(fā)前景、設(shè)計(jì)理念思路、技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，以及整車動(dòng)力總成選型和性能參數(shù)設(shè)計(jì)，提供城郊、縣鎮(zhèn)、鎮(zhèn)村公交最佳出行解決方案。

關(guān)鍵詞：純電動(dòng)客車;城郊出行;鎮(zhèn)村公交;永磁同步電機(jī);多元復(fù)合鋰電池;仿真;輕量化

本系列純電動(dòng)客車正是響應(yīng)市場需求而開發(fā)，本產(chǎn)品采用了較窄車寬，適應(yīng)性地降低了車身高度，縮小了轉(zhuǎn)彎半徑，提高了整車通過性。對道路寬度及路況環(huán)境要求有效降低，充分適應(yīng)城郊、縣鎮(zhèn)、鎮(zhèn)村道路的實(shí)際狀況，提高了運(yùn)載的通勤效率、上客率和靈活性，大大降低了運(yùn)營成本。而且，純電動(dòng)客車更加節(jié)能環(huán)保，整車運(yùn)行平穩(wěn)，無發(fā)動(dòng)機(jī)噪音，尾氣零排放，對改善城市環(huán)境和空氣質(zhì)量有顯著作用。

1 整車概況

1.1 外觀造型及設(shè)計(jì)理念

在整車造型設(shè)計(jì)上，更多地考慮在城郊、縣郊和鎮(zhèn)村公交使用，車型較窄、整體尺寸較小;造型風(fēng)格采用萌系開朗、小巧玲瓏的外形，加上前部圓燈的點(diǎn)睛設(shè)計(jì)，使整車外觀更有親和力。采用長軸距、短后懸設(shè)計(jì)，充分利用車內(nèi)中部空間，提高最大乘員數(shù);采用前、中開門、二級(jí)踏步、高扁平率215/75R17.5輪胎降低入口高度設(shè)計(jì)，便于乘客（尤其是老人和小孩）快速、便捷、安全地上下車，方便換乘分流。整車內(nèi)部凈高達(dá)到2 000 mm左右（站立區(qū)），大側(cè)窗的設(shè)計(jì)讓乘客坐姿擁有100度，站姿擁有115度廣角視野，使乘客有寬闊、舒適的視覺感受。前部保險(xiǎn)杠采用上翻結(jié)構(gòu)，大大方便了車輛運(yùn)轉(zhuǎn)、拖車及前部零部件檢修。

1.2 動(dòng)力系統(tǒng)主要構(gòu)成

純電動(dòng)汽車的核心便是動(dòng)力系統(tǒng)，G6車型仍采用成熟的中央電機(jī)直驅(qū)方式。動(dòng)力系統(tǒng)主要由整車控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)四個(gè)部分構(gòu)成。整車控制系統(tǒng)主要完成整車控制及能源管理顯示兩部分功能，通過采集整車的各個(gè)子系統(tǒng)的運(yùn)行信息并進(jìn)行監(jiān)控和診斷，建立通信，將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和車載能源管理系統(tǒng)有機(jī)地聯(lián)系起來，完成整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)總成的控制功能。動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)車的核心動(dòng)力源，等同于內(nèi)燃車的發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)它又具備常規(guī)能源車的變速箱系統(tǒng)功能。車載能源系統(tǒng)相當(dāng)于傳統(tǒng)能源汽車的汽油、柴油或燃?xì)獾饶茉矗渲饕蝿?wù)是為整車提供電能。另外，輔助系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向泵、打氣泵、DC-DC等，用于實(shí)現(xiàn)整車其他系統(tǒng)功能。駕駛員向整車控制器發(fā)送操作指令后，電機(jī)控制器立即接收整車控制器的指令，實(shí)現(xiàn)整車的各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

2 高壓系統(tǒng)技術(shù)方案

2.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及電機(jī)控制器設(shè)計(jì)

驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用安凱自主研發(fā)制造的高效率永磁同步電機(jī)，驅(qū)動(dòng)采用“電機(jī)+傳動(dòng)軸+后橋”的直驅(qū)模式。電機(jī)額定功率50 KW，峰值扭距1 000 N.m。電機(jī)具有體積小，質(zhì)量輕，效率高、高可靠性和耐久性等特點(diǎn)。電機(jī)及電機(jī)控制器散熱方式采用水冷，散熱效率高，可以有效提高電機(jī)壽命。

電機(jī)控制器相關(guān)功能集成在五合一控制器中，充分做到集成化、輕量化、通用化設(shè)計(jì)，而且高度集成的高壓控制柜，占用空間小，充分解決電器倉空間緊湊、不好布置問題。

2.2 動(dòng)力電池設(shè)計(jì)

考慮到城郊公交運(yùn)營時(shí)間長、使用環(huán)境相對復(fù)雜的特點(diǎn)，本項(xiàng)目選用安全性更高，能量密度更大的磷酸鐵鋰電池。考慮到整車的高壓電池安全性與電池箱裝配的便利性，動(dòng)力電池箱設(shè)計(jì)采用滑槽式安裝，使電池箱具備快速脫離功能。

3 整車仿真結(jié)果分析

3.1 整車模型的搭建

通過三維數(shù)模的建立，整車骨架及各主要零部件的立體空間布置、校核，提高了樣車制作效率，大大減少了空間干涉和運(yùn)動(dòng)干涉問題。同時(shí)通過CAE軟件分析，充分保證整體強(qiáng)度的均衡性，同時(shí)將輕量化做到每一個(gè)細(xì)節(jié)。

性能仿真采用Cruise軟件進(jìn)行。Cruise是針對汽車整車及部件性能的仿真軟件，可以用于車輛的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性以及排放性能的仿真，利用其模塊化的建模理念可以直觀和便捷的搭建不同布置結(jié)構(gòu)的車輛模型。

3.2 仿真及結(jié)果分析

根據(jù)純電動(dòng)汽車仿真的要求，選擇和編輯相應(yīng)的任務(wù)及工況，設(shè)置合適的仿真步長和精度進(jìn)行仿真計(jì)算。設(shè)定的計(jì)算任務(wù)有：在任務(wù)Constant Drive中仿真最高速度和加速性能;在任務(wù)Climbing Performance中仿真最大爬坡度;在任務(wù)Cycle Run中仿真續(xù)駛里程。運(yùn)行CRUISE。

（1）整車動(dòng)力性能。車輛的最高車速仿真結(jié)果為69 Km/h;車輛0～50 Km/h的加速時(shí)間仿真結(jié)果為10.37 s。

（2）最大爬坡度。汽車爬坡性能是汽車動(dòng)力性好壞的一個(gè)重要指標(biāo)，通過仿真結(jié)果得知該車的最大爬坡度達(dá)16.6%，完全滿足城市公交的爬坡性能。

（3）續(xù)駛里程。電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程是指電動(dòng)汽車上動(dòng)力鋰電池以充滿狀態(tài)開始到規(guī)定的SOC下限值所走過的里程，它是電動(dòng)汽車重要的經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)。據(jù)等速路譜，本模型以60 km/h勻速行駛工況、電池SOC剩余10%為仿真條件，得到本車?yán)m(xù)駛里程在346 km左右。

4 結(jié)束語

近些年，隨著新能源汽車，尤其是新能源公交車的快速發(fā)展，公共交通純電動(dòng)化、零排放化趨勢基本達(dá)成共識(shí)。隨著國家新能源補(bǔ)貼的政策推動(dòng)，國內(nèi)各大主要城區(qū)、市縣區(qū)域均已純電動(dòng)化。而城郊、縣鎮(zhèn)、鎮(zhèn)村公交的純電動(dòng)進(jìn)程也日趨明顯，隨著新能源補(bǔ)貼退坡，后補(bǔ)貼時(shí)代的來臨。準(zhǔn)確識(shí)別市場發(fā)展趨勢及細(xì)分市場的優(yōu)勢站位，將成為主要著力點(diǎn)。本項(xiàng)目通過在輕量化設(shè)計(jì)、永磁同步電機(jī)、電池管理系統(tǒng)技術(shù)、整車遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集技術(shù)、整車安全性技術(shù)等方面進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，具有較高的經(jīng)濟(jì)性、安全性、舒適性，契合城市公交市場需求。

安凱牌G6系列純電動(dòng)公交車的出現(xiàn)，提供城郊、縣鎮(zhèn)、鎮(zhèn)村公交最佳出行解決方案，有效解決了城郊、縣鎮(zhèn)、鎮(zhèn)村公交實(shí)際載客需求和運(yùn)行路況復(fù)雜的問題。此款車型一經(jīng)上市，并受到一線、二線城市郊區(qū)、三四線城市城鄉(xiāng)結(jié)合部，以及廣大縣級(jí)、鎮(zhèn)村級(jí)公交的追捧。目前已在全國多地批量運(yùn)營，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，收獲了較好的市場口碑，市場需求熱度持續(xù)上升，定會(huì)具有廣闊的前景。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：郭蘇明（1986-），男，江西吉安人，本科，主要負(fù)責(zé)整車總布置設(shè)計(jì)工作。