纯电动物流车动力系数参数匹配设计*

杨浩，税永波

纯电动物流车动力系数参数匹配设计*

杨浩，税永波

（重庆工商职业学院，重庆 401520）

纯电动汽车具有节能减排、传动效率高、噪音污染少的优势，因此被广泛应用于物流车上。文章基于纯电动物流车的组成结构对其动力系统进行参数匹配。该方法以最高车速、最大爬坡度、加速时间作为设计目标，对电机、变速器、电池进行参数设计。将所得参数与工程余量相结合，引入了安全系数，为纯电动物流车的动力系统参数匹配提供了一种有效的方法。

纯电力物流车；参数匹配；安全系数

1 前言

电动汽车对降低环境污染与节省燃料方面有至关重要的作用。随着电子商务的迅速发展，物流车在交通运输中的占比日益增大，因此纯电动物流车引起了较多学者的关注。文献[1]建立了一种以最高车速和爬坡性能指标来确定电机参数匹配的方法。文献[2]基于两档变速器对传动比进行了优化设计。文献[3]基于纯电动厢式物流车动力系统进行了匹配与优化。文献[4]建立了电动汽车的动力系统和控制策略，提出了一种动力系统参数匹配方法。文献[5]以整车性能作为优化目标，对纯电动汽车动力系统参数匹配进行了研究。以上方法在车辆动力系统参数匹配方面取得了一定进展，但较少考虑工程余量。因此，本文主要基于纯电动物流车的动力性，对电机、变速器、电池的主要参数进行匹配。结合工程实际，引入了安全系数，为纯电动物流车的动力系统参数匹配提供了一种有效的方法。

2 纯电动物流车结构分析

纯电动物流车的动力传动部分主要基于传统车的底盘平台开发所建，其核心是将蓄电池和电动机相结合作为动力源来代替了发动机。这样纯电动物流车以蓄电池和充电系统作为能源系统，变速器和电动机作为驱动系统，构成了纯电动汽车动力传动的核心部分，简化了汽车的传动系统与动力传动路线。本文以某款纯电动物流车开发为例，其整车基本参数如表1[6]，所设计的整车性能参数如表2。根据动力性能指标结合工程实际，来确定驱动电机、传动系统传动比、动力电池的参数，从而提供一种可用于工程实际的有效设计方法。

表1 整车基本参数表

表2 整车设计性能指标数表

3 纯电动汽车电机参数的选择

3.1 电机最大功率的匹配

汽车的动力性在一定程度上取决于所输出的功率，不同的工况所依赖的功率取值不同。而汽车的最高车速、最大爬坡度、加速时间可以表征汽车的动力性[7]。因此，用以这三个参数可以确定电动机的最大功率。

当汽车在水平路面上以最高车速行驶，在考虑空气阻力的条件下，其最大输出功率应该满足下式：

式中umax为最高车速；ηT=96%动力传动系统效率；m为汽车总质量；g=10为重力加速度；f为滚动阻力系数、CD为空气阻力系数；A为迎风面积。

当汽车以恒定速度爬坡时，其输出功率应该满足最大爬坡度，即下式成立：

式中ui为汽车爬坡时的车速，amax为最大爬坡角。

当汽车以较高车速进行超车时，所需要的加速时间越短，表明汽车的动力性越好。因此，汽车所输出的最大功率应满足超车工况的加速时间。

式中ua为加速末时的车速，δ为旋转质量换算系数，一般取值为1.05，t为加速时间。

综合以上工况，电动机的最大输出功率应该满足以上三种工况，因此应取其最大值，即：

在实际工程中，为防止电机过载运转，引入安全系数λ1，这样可得理想的最大峰值功率为：

式中1的取值为1~1.1。由以上分析可得以下匹配参数，如表3所示。

表3 纯电动物流功率参数匹配表

3.2 传动比的匹配

以往的纯电动物流车较多采用一个固定档位，这不利用车辆在多种工况下行驶。因此，开发具有两档变速器的物流车成为研究热点。多个档位应该在合理的参数匹配范围内。本文基于表4的数据，给出传动比参数匹配方法如下：

表4 电动机参数表

参考文献[3]的研究成果，其传动比的取值可分别由式（6）确定。

式中i为变速器传动比，nmax为最大转速，为r车轮半径，Fu为车辆受到的最大行驶阻力，Tmax为电动机输出的最大转矩。由以上分析可得以下匹配参数，如表5所示。

表5 纯电动物流传动比参数匹配表

3.3 动力电池的匹配

动力电池是纯电动物流车的能源装置，其电量的多少决定了续航里程，由根据峰值功率决定的电池最大放电功率模型。[5]

（7）

Pbmax为动力电池的最大放电功率；Pemax为电机峰值功率；Pimax为电动附件峰值功率；b为动力电池放电效率。将电机峰值功率170.07kw，结合文献[4]，可得ηb=94%，Pimin取值为6.2kw，这样可得动力电池的最大放电功率为187.73kw。

在实车应用，为满足有效的续航里程，引入安全系数λ2，这样可得理想的动力电池功率的取值范围为：

式中λ2的取值一般为1~1.1。这样可得动力电池的放电功率其取值范围为表6。

表6 动力电池参数匹配表

4 结束语

本文基于纯电动物流车的组成部分，对电机、变速器、电池的参数进行了匹配。从动力性的角度分析了所确定参数应该满足的取值范围，将工程余量引入到参数匹配中，确定了相应的安全系数，使所设计的参数不仅满足车辆动力性的理论需要，更能符合工程实际，为纯电动物流车的动力系统参数匹配提供了一种有效的方法。

[1] 孙永正,李献著,邓俊.插电式串联混合动力轿车的选型匹配与仿真[J].汽车工程, 2010,32 (12): 1016-1020,1025.

[2] 王瑞敏,张帆.纯电动车动力系统选型和基于AVL Cruise的性能仿真[J].移动电源与车辆, 2010(4):8-12.

[3] 刘沛,尹成龙,杨爱喜,等.基于纯电动厢式物流车动力系统匹配与优化[J].合肥工业大学学报(自然科学版),2018,41(06):752-756.

[4] 赵强,曲万达,张国栋,等.纯电动牵引力系统参数匹配与仿真[J].汽车技术,2017(9):53-57.

[5] 杨峰.纯电动汽车动力系统参数匹配与优化:[学位论文].长沙:湖南大学,2013.

[6] 徐克,陈子顺,刘芳,等.纯电动物流车驱动系统的基础研究[J].机械工程师,2018(10):9-13.

[7] 余志生主编.汽车理论.北京:机械工业出版社,2006.

Parameter Matching Design Based On Dynamic Coefficient oFPure Electric Logistics Vehicle*

Yang Hao, Shui Yongbo

( Chongqing Technology and Business Institute, Chongqing 401520 )

Pure electric vehicles have the advantages of energy saving, high transmission efficiency and low noise pollution, so they are widely used in logistics vehicles.This paper is based on the composition of pure electric logistics vehicles to match the parameters of their power system.The method is designed with the highest speed, maximum ramp and acceleration time as parameters. Combining the obtained parameters with the engineering margin, the safety factor is introduced, which provides an effective method for matching the power system parameters of pure electric logistics vehicles.

Pure electric logistics vehicle;Parameter matching;Safety factor

U469.7

A

1671-7988(2019)18-06-03

U469.7

A

1671-7988(2019)18-06-03

杨浩，就职于重庆工商职业学院。

重庆工商职业学院2018年度科研项目（NDYB2018-19）。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.18.002