增程式电动汽车动力系统关键参数选型

【摘 要】随着科学技术的发展及节能环保要求不断加严，电动汽车技术备受关注。但电动汽车续航里程有限、充电不方便等问题成为痛点。文章通过动力系统关键参数选型梳理增程式电动汽车开发流程，为今后增程式电动汽车应用研究提供可借鉴方法。

【关键词】增程器；发动机；发电机；选型；工作场景；匹配

中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1003-8639（ 2024 ）10-0013-03

Key Parameter Selection of Power System for Extended Range Electric Vehicles

CHEN Xingwang，LIU Yajing，CHEN Guoqiang，LIANG Feng，QUAN Yonggen

（China FAW Group Co.，Ltd.，Changchun 130000，China）

【Abstract】With the development of science and technology and the increasing requirements for energy conservation and environmental protection，electric vehicle technology has attracted much attention. However，the limited range and inconvenient charging of electric vehicles have become pain points.. This article outlines the development process of range extender electric vehicles through the selection of key parameters in the power system，providing a reference method for future research on the application of range extender electric vehicles.

【Key words】range-extender；engine；alternator；model selection；work scenario；mate

作者简介

陈兴旺（1980—），男，硕士，正高级工程师，主要从事整车动力总成及电驱系统集成匹配工作。

1 前言

近年来，随着人们的环境保护意识不断提升，电动汽车成为了备受推崇的一种交通方式。但电动汽车续航里程有限、充电不方便等问题成为痛点。增程式电动汽车通过增程器增加了汽车纯电续驶里程，解决了用户里程焦虑和充电便利性问题，增程式电动汽车作为纯电动汽车的过渡车型具有一定市场前景。

本文针对增程式电动汽车动力系统参数计算、减速器速比选择、动力电池参数计算、增程器匹配等方面进行研究，以期在满足整车动力性、续驶里程的前提下提高整车燃油经济性，减少开发周期反复和成本浪费。增程式电动汽车动力系统整车布置如图1所示。

本文研究的是一款在纯电动平台基础上匹配增程系统、电驱系统、动力电池等系统的增程电动汽车，整车参数见表1，整车动力性指标要求见表2。

2 电驱系统参数计算

为满足车辆的动力性需求（最高车速、百公里加速、最大爬坡度、巡航车速），进行电驱系统功率估算，其中最高车速、坡道巡航直接由驱动电机的额定功率决定。百公里加速和最大爬坡度由驱动电机的峰值功率决定。

2.1 驱动电机额定功率计算

2.1.1 最高车速工况计算电机功率

2.1.2 高速巡航工况计算电机额定功率

2.2 驱动电机峰值功率计算

2.2.1 最大爬坡度工况电机需求功率

2.2.2 零至百公里工况电机需求功率

2.3 驱动电机峰值转速计算

本文中设计的电动汽车主要行驶在市区道路上，通过统计一般市区电动汽车车速区间为30～40km/h，相应电机的工作转速区间为4000～6100r/min，所以依据电机的高速高效区与车辆的车速高频区相重合的原则，驱动电机的额定转速设定为6000r/min；根据行业经验，驱动电机的峰值转速=额定转速×3，计算驱动电机峰值转速为18000r/min。

2.4 驱动电机额定转矩和峰值转矩计算

2.5 减速器速比计算

2.5.1 最大速比计算

2.5.2 最小速比计算

2.6 电驱系统关键参数选型

结合计算获得电机系统关键参数和供应商现有电机产品，选择最为合适的电机，其参数见表3。

3 动力电池参数计算

3.1 动力电池电压计算

3.2 动力电池电量计算

4 增程器参数计算

当电池电量低于一定阈值时（一般为30%），增程器（内燃机+发电机）开始工作，直接驱动电机，然后电机再驱动车轮，此时动力来自于增程器。在增程器18种应用场景（表4）中馈电爬坡、馈电超车、馈电高速巡航工况对增程器能力上限要求最为严苛，其中馈电爬坡、馈电超车多为短时间需求，可通过短时间牺牲NVH性能保证安全性，馈电高速巡航为长时间行驶需求，必须同时兼顾NVH性能，因此增程器需要满足馈电高速巡航工况下整车功率需求。

4.1 发电机参数计算

4.1.1 发电机功率计算

根据中国高速公路现状，增程器需要满足馈电120km/h、3%坡度高速巡航工况下驱动电机功率需求，按照公式（13）计算增程器需求发电功率为47kW。

4.1.2 发电机选型

根据行业经验，一般直连发电机效率为0.908～0.936，带增速器发电机效率为0.886～0.920（增速器效率按97.5%计算），通过与国内某款增压机型匹配，从图2可知即使采用高转速增速发电机，其发电效率也低于直连方案，并且增速器成本需要增加800元，从效率匹配及成本两个方面因素考虑，采用发电机直连方案。

4.2 发动机参数计算

5 结论

本文通过增程式电动车动力系统关键参数计算、选型，锁定动力系统关键参数，总结动力系统设计方案。此外，在开发过程中梳理了增程式电动汽车开发流程，为国内增程车型企业提供借鉴，推进增程技术在汽车的应用，加速我国汽车新能源战略发展。

参考文献：

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[2] 李彦晶，李万敏，朱有地. 增程式电动汽车动力系统参数匹配与仿真[J]. 现代机械，2023（4）：16-20.

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（编辑 杨凯麟）