纯电动物流车动力系统设计分析

2018-10-08李添鑫陆海斌

汽车电器 2018年9期

李添鑫，陆海斌

（长安汽车轻型车研发中心，河北定州 073000）

纯电动物流车是电动货运的一种，此类配送的特点是“末端网点-末端客户”。一线城市业务量较大，出行次数受限，重点关注载货空间；部分二三线城市配送区域划分不严格，车辆运行里程高于一线城市，关注续驶里程、运营成本。根据2018年国补退坡方案，纯电动货车Ekg满足法规要求难度较大，从市面上某款N1类纯电动轻型物流车（下文简称Gx）改款设计思路入手，浅谈纯电动物流车设计思路，对关键系统进行分析，同时对动力经济性进行改善。

1 Gx动力系统结构分析

图1为Gx电动汽车动力系统结构图，其中主要包含以下几个方面：电子控制单元（ECU）、传动装置和驱动轮。因为驱动电机是唯一的动力驱动装置，所以最大功率及最大驱动转矩必须要满足驱动车辆的设计需要。

根据文献［1］，电机的主要参数主要是额定功率、转矩和转速。正确选择电机的参数非常重要，例如对于额定功率，如果选择过小，则电机经常工作在过载状态；相反，如果选择功率太大，则经常工作在欠载状态，效率及功率因数降低，不仅浪费电能，而且增加动力电池的容量，综合经济效益下降。

选择电机的额定功率时，应保证电动汽车能够在各种工况下运行。

1）最高车速工况电机功率P1是汽车最高行驶速度Vmax所需要满足的功率：

式中：m——整车质量；f——滚动阻力系数；ρa——空气密度；A——迎风面积；ηT——动力传动效率；CD——风阻系数。

2）最大爬坡工况电机功率P2是指汽车爬坡行驶速度Vb所需要的功率：

式中：α——整车最大爬坡度。

3）最大加速度工况电机功率P3是指在一定时间内，汽车由0加速到Vb速度时需要的功率：

电动汽车的额定功率应同时满足以上条件，所以驱动电机的额定功率：

式中：λ——电动机过载系数。

同样的，驱动电机最大转矩Tmax的选取需满足汽车最大爬坡度要求：

式中：imax——最大的传动比系数；r ——汽车使用轮胎的半径。

在计算出电机最大功率后，最大转矩可算得：

式中：ηe——电机的额定转速。而根据公式（6）和（7）可得到电机的最大转矩。

2 法规项分析

在散热良好的条件下，动力电池能量密度的提高可以有效减小电池质量。整车续航能力、整备质量、额定载质量等参数相关的Ekg设计值是整车设计的关键步骤，公式如下［2］：

式中：C——电能消耗率；M——附加质量=1/2 载质量。

对比2017年和2018年的补贴政策［3］（表1），满补贴Ekg要求由0.5降低到0.35，想要达成这一目标，可以从以下两个思路入手：①减小电能消耗率；②增加附加质量。

式中：E——充电期间来自电网的能量，Wh，可以近似看作电池最大电量；D——续航里程，km。

Ekg-续驶里程曲线如图2所示。电量跟续航里程本身是正相关的参数，因此降低电量无法从根本上解决问题，而续航里程除了与电量，还与整备质量、传动系数、阻力系数等相关，除了各种系数，降低整备质量是提高D（降低C）的最主要手段。同时，降低整备质量也是增加附加质量的条件，附加质量=1/2 载质量=1/2（总质量-整备质量）。因此最终降低Ekg的解决方案是：增加总质量，减少整备质量。