HFF6680 GEVB纯电动微循环客车设计

王传应，武小欢，张上元，王少黎

（安徽安凯汽车股份有限公司，合肥　230051）



HFF6680 GEVB纯电动微循环客车设计

王传应，武小欢，张上元，王少黎

（安徽安凯汽车股份有限公司，合肥230051）

摘要：介绍HFF6680GEVB纯电动微循环车的整车结构方案及电驱动系统布置方案；并对整车主要性能参数进行仿真和试验，从而验证相关参数及设计的合理性。

关键词：纯电动客车；微循环；整车设计；独立悬架

纯电动客车作为目前国内起步较早的新能源汽车产品，发展速度迅猛，产品种类繁多。大型客车往往无法应对当前城市交通拥堵，道路状况复杂，不能完全覆盖主干道以外区域等情况[1-3]。2013年以来，针对6 m以上纯电动客车，国家财政部等相关部委相继出台了一系列新能源扶植政策，其发展机遇更加有利，社会效益和经济效益也将进一步凸显[4-5]。因此，我司适时开发了点对点、小区到小区的HFF6680GEVB纯电动微循环客车。

1　整车结构方案

1.1主要技术参数

该车设计风格采用萌系开朗的外形，使外观具有较强的亲和力；采用全承载式车身技术，有效增加了整车结构强度，提高了车辆的安全性；底盘采用超短前、后悬和窄体车身的理念，有效提高了车辆在市区的通过性；采用4 000 mm的加长轴距设计，最大限度增加了乘客空间。此外，为实现乘客快速上下车，以及方便换乘分流，采用一级踏步及车身中部双开门的设计。整车内部净高达到2 400 mm左右（站立区），超大侧窗的设计让乘客坐姿拥有110°、站姿拥有130°广角视野，使乘客的视觉感受更好。整车主要技术参数如表1所示。

表1　HFF6680GEVB整车主要技术参数

1.2底盘结构设计

底盘采用“前独立悬挂+后空气悬挂”系统。前独立悬架非簧载质量小，传递给车身的冲击载荷小，舒适性更为优异；左、右车轮单独跳动，相互影响小，有效减小车身的倾斜和振动[6]。而空气悬架的非线性弹性特性可实现各载荷状态下偏频、车身高度保持不变、车辆平顺性好、乘坐舒适性较高[7]。图1和图2所示为独立悬架及空气悬架三维图。

此外，前后均采用19.5英寸气压盘式制动器，相比较鼓式制动器，盘式制动器散热性能好、热稳定性好，制动系统可靠，安全性高。

针对电动车电池较重的状况，并且重量大部分施加于后轴的特点，采用专门开发的7 t后桥，承载能力强，充分满足此车型公交工况的使用要求。

车架采用现有成熟的后横置平台结构，可靠性高。基于ANSYS有限元分析平台进行CAE分析，验证了车架的强度与刚度，并就分析结果进行了相关结构改进，实现了车架的轻量化。

轮胎型号为225/70 R19.5子午线轮胎，轮辋为锻造铝圈，与普通钢圈轮胎相比，承载能力更强，质量更轻，有助于实现整车的轻量化目标。

1.3车身及车厢设计

1）车身结构设计。整车造型流畅圆润，有效降低了风阻系数。车身骨架结构经过优化设计，最大限度实现了轻量化；主要结构件采用16Mn钢，其余采用高强度钢，极大地增强了车身的承载能力。乘客门采用气动双外摆门，不仅开度大，方便乘客上下车，而且节约了车内空间。考虑到维修的方便性，前围总成前面罩、左右保险杠、前中保险杠采用铰链设计，可四向翻转。整车外形如图3所示。

2）车厢设计。采用一级踏步低地板设计，并配置残疾人踏板，一级踏步高度为360 mm。结合整车结构对车厢内座椅及扶手等进行合理布置，在保证乘客乘坐舒适性的基础上，最大限度地提高了载客量，如图4所示。

车厢内空间一分为二，后部分为乘客区，前部分为独立的驾驶室，如图5所示。这样为驾驶员提供了相对安静的环境，避免了乘客区的活动对驾驶员驾驶的干扰。

2　整车动力系统方案及仿真试验结果

动力系统布置及方案如图6所示。

2.1驱动系统

驱动系统采用高效永磁同步电机。该型电机体积小、重量轻、效率高。驱动系统效率≥80%。此外，高效率、高功率因数，可靠性和耐久性也得到了进一步提升[8-9]。在温度控制方面，自动检测、水温调节、过温报警等保证了电机的安全运行。

2.2电池系统

电池布置在整车尾部，节省车厢内部空间，提高整车空间利用率。本车采用多元复合锂电池，电池组总容量为72 Ah，额定电压为575 V。此类电池在功率密度和能量密度优于其他动力蓄电池，安全性高、容量大、循环寿命更长[10]。在设计过程中，考虑到方便电池组的拆装，设计了专门的安装托架结构，使电池箱具备快速脱离功能，如图7所示。

由于电池组在充放电过程中会产生较多的热量，且安装空间相对拥挤，自然散热效果不佳，所以为防止安全事故的发生和提高运行效率，在配备冷却装置之外，建立了电池温度自动检测系统，动态实时监控电池系统运行状态，智能预测电池组状态，实现了电池组动态均衡、自动检测、主动控制、烟雾报警、自动灭火的功能。

2.3安全系统

在整车高压方面，采用六层保护系统：高压过流自动熔断保护、高压过流通断自动切换、高压电源的安全分配电系统、动力系统过流过压自保护系统、动力电池烟雾火情联动安全防护系统、多级绝缘及绝缘检测主动安全防护系统。

在电磁兼容性方面，通过设置电磁屏蔽舱、优化电气结构布置，有效屏蔽了电磁干扰源；此外，采取增加线束滤波，改进接地设备等措施改善电磁传输路径。

在电池安全方面，建立两级保护系统：第一级为电池过流、过压、过充和过放保护系统，动态实时监控电池系统运行状态，智能预测电池组状态，实现电池组动态均衡。第二级为烟雾探测、无线传输报警、控制装置，在起火之前，会先经过烟雾阶段。该探测器在电池箱产生烟雾时，即可探测到，并在仪表上进行声光报警提示，同时主动把火情信息发给整车控制系统进行高压系统自动切断控制。

2.4仿真与试验结果

结合Matlab对整车进行仿真分析，同时对样车进行相关试验。仿真及实验结果如表2所示。

表2　仿真与试验结果分析

表2中最高车速的仿真值与试验结果偏差大且偏高，与试验路面状况、风阻等实际工况有关；后期将进一步研究此类因素对仿真结果的影响，并将其与仿真软件进行深度结合，使仿真结果更准确、更符合实际情况。由以上数据对比分析可知，该车实际性能满足各项使用要求，具有较好的加速性能，其中续航里程达到81 km，超出预期设计目标。

3　总结

该车更加节能环保，比同级别车辆车身质量轻约8% ～13%，满载电消耗下降4%～7%，车身的轻量化设计结构和良好的动力总成匹配，极大地提高了整车的动力性和经济性；在制动过程中，在原有气制动基础上，本车以电制动作为辅助手段，使制动效果比同类燃油车辆更好；百公里耗电小于60 kW·h，使用成本约为同类传统车的1/5。

参考文献：

[1]刘力楠，孙红，黄俊杰.CA6127URE31纯电动客车总体设计[J].客车技术与研究，2013，35（5）：18-22.

[2]王心宏，李佳，李湘臣.JXK6620CEV纯电动客车设计[J].客车技术与研究，2014，36（6）：12-14.

[3]代国玉.KLQ6129GQEV2纯电动客车总体设计[J].客车技术与研究，2012，34（6）：21-23.

[4]刘维信.汽车设计[M].北京：清华大学出版社，2001.7.

[5]孟庆功，徐宝云，黄华，等.低地板城市电动客车车架结构有限元分析及其轻量化设计[J].机械研究与运用，2004，17（1）：142-143.

[6]史瑞祥，夏晴，杨杰.电动汽车用锂离子动力电池低温性能研究[J].客车技术与研究，2013，35（1）：12-15.

[7]李亚妮，周保成.HFF6127G03EV纯电动客车整车开发[J].客车技术与研究，2014，36（1）：14-15.

[8]财建[2013]551号.关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知[EB/OL].（2013-09-17）[2014-01-11].http：//money. 163.com/13/0917/14/98VUG44O00254TI5.html.

[9] Mehrdad Ehsani.现代电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池车-基本原理、理论和设计[M].北京：机械工业出版社，2008.6.

[10]张亮，郭秀红.纯电动大客车电池容量匹配算法及Matlab仿真[J].公路与汽运，2011（4）：1-4.

修改稿日期：2015-08-17

Design on HFF6680GEVB Pure Electric Microcirculation Bus

Wang Chuanying，Wu Xiaohuan，Zhang Shangyuan，Wang Shaoli
（Anhui Ankai Automobile Co., Ltd, Hefei 230051, China）

Abstract：The authors describe the vehicle structure plan and electric drive system arrangement plan of the pure electric microcirculation bus, and simulate and test the vehicle main performance parameters to prove the rationality ofthe relational parameters and design.

Key words:pure electric bus; microcirculation; vehicle design; independent suspension

中图分类号：U469.72

文献标志码：B

文章编号：1006-3331（2016）02-0015-03

作者简介：王传应（1970-），男，硕士；工程师；主要从事各类客车总体设计工作。