万俊

摘要：在分析纯电动中型客车整车性能指标要求的基础上，本文对车辆动力系统的参数匹配问题展开了分析，提出了系统电动机、动力电池和传动系统的参数匹配设计方法。从仿真结果来看，系统动力性能和经济性能均能满足要求。

关键词：纯电动中型客车；动力系统；参数匹配

引言：

在能源紧缺和环境污染不断加剧的社会发展背景下，道路交通事业的发展面临着严峻的挑战。通过燃油客车改造则能得到纯电动客车，从而使客车的能源消耗和环境污染得到减少。现阶段，纯电动中型客车动力系统已经得到了研制，因此还应加强对系统参数匹配和性能分析研究，以便更好的推动道路交通事业的发展。

1纯电动中型客车动力系统参数匹配分析

1.1整车性能指标要求

某中型客车为纯电动车，是由LS6600C1型普通中型客车改装得到的试验车，需要完成动力系统参数匹配设计，并对系统性能展开分析，确定系统能够满足车辆设计要求。在车辆改装的过程中，为降低成本，不对车辆原本装配的变速器和减速器进行改装。按照国家规定的电动汽车标准，能够得到表1所示的整车性能指标要求。

1.2系统参数匹配分析

1.2.1电动机参数匹配

结合系统性能指标要求，在电动机参数匹配设计中，需要明确客车功率全部由电动机提供，所以电动机功率选择需要满足汽车最大爬坡、最高车速及加速度时间三个指标的要求[1]。在汽车爬坡过程中，电动机瞬时功率即为峰值功率PN1，利用式（1）可以进行计算，式中αmax为最大爬坡角，v为车速，m为车重，f为滚动阻力系数，ηT为传动系统效率，Cd为风阻系数，A指的是车辆迎风面积。通过计算可知，在车辆以15km/h的速度和最大爬坡度进行爬坡时，电机峰值功率应达到52.3kW。

（1）

根据最高车速vmax，可以对电动机额定功率PN进行计算，如式（2）。通过计算可知，电机额定功率应达到33.2kW。确定电机额定功率和峰值功率后，需要确定车辆在全力加速时间要求下的功率需求PN2。按照式（3）进行计算，式中δ为汽车旋转质量转换系数，通常取1.04，在电机功率达到60.84kW时即能满足加速性能要求。

1.2.2动力电池参数匹配

在动力电池参数匹配方面，由于电池需要为整车提供驱动电能，所以其形状、体积等参数均会对车辆行驶性能产生影响。在实际进行参数匹配设计时，还要加强电池类型、能量和电池组电压参数的选择[2]。从电池类型上来看，可以选用铅酸蓄电池，其能力密度较高，同时安全环保，为理想动力源。在确定电池组电压时，还要结合驱动电动机电压等级进行电池单体串联节数和电池组电压的确定。从电池组能量参数匹配上来看，需要结合汽车行驶里程对汽车需要的能量W进行计算，利用式（4），式中P为纯电动驱动需要的功率。通过分析可以发现，在车辆以35km/h平均速度行驶100km时，需要约245kWh的能量，由纯电动驱动提供的功率约65kW，蓄电池每块最大输出功率为2.8kW，共计24块。因此，可以选用6-DG-120A型蓄电池，其额定电压为12V，额定容量为120Ah。

（4）

1.2.3传动系统参数匹配

传动系统需要根据汽车动力性要求实现参数匹配，即结合整车最大爬坡度和最高车速分别确定最大传动比和最小传动比。结合车速和电动机转速关系可知，∑imax≤（0.977nmax×R）/vmax，∑i=i0×ig，∑i为总传动比，nmax指的是电机最高转速，R指的是车轮半径，i0和ig分别为减速器和变速器的传动比。在汽车在最大爬坡度条件下行驶时，电机需要以最大扭矩工作，可以得到最小传动比imin，如式（5）所示，Fimax指的是最大行驶阻力，Tmax则是电机最大输出扭矩。通过分析可知，在变速器达到4档时，能够满足车辆行驶的最高车速要求，此时减速器传动比为6.17，最大传动比为7.928。而变速器达到4档时，能够满足车辆行驶的最大爬坡度要求。此时，变速器传动比为5.568，最小传动比为2.496。

（5）

2纯电动中型客车动力系统的性能分析

完成纯电动中型客车动力系统参数匹配设计后，需要对系统性能展开分析。采用CRUISE计算机仿真软件，可以通过搭建整车模型对客车整车动力性能和经济性能展开分析，确定参数匹配设计结果能否满足客车性能要求。

2.1动力性能分析

动力性能为决定汽车整体性能的至關重要的因素，作为公共交通工具，纯电动中型客车工作效率高低与整车动力性能存在直接关系。从分析结果来看，在车辆达到最大行驶速度78.5km/h时，可以满足最高车速要求。而从车辆起步到加速至30km/h，需要7.9s，从静止加速至50km/h，需要19s的时间，可以满足车辆加速度要求。在行驶速度达到15km/h时，车辆爬坡度可以达到22%，因此可以满足最大爬坡度要求[3]。中型客车在运营的过程中需要进行频繁启停、加速、减速和怠速运行，因此可以确定各个典型工况下车辆行驶情况。而从分析结果来看，在各个工况的行驶过程中，车辆可以保持车速的平稳变化，可以认为传动比参数得到了合理选择。

2.2经济性能分析

不同于传统内燃机汽车，纯电动客车在经济性能评价上，需要使车辆保持40km/h的速度匀速运行，同时保持750kg的载重，然后对车辆的续驶里程展开评价。从评价结果来看，车辆开始行驶时，电池荷电状态达到 90%，行驶结束时则为10%，行驶里程为135km，超出了车辆预期的100km续驶里程要求。由此可以确定，车辆的经济性能可以满足要求。

结论：

通过分析可以发现，在纯电动中型客车改装设计中，需要结合车辆最大车速、最大爬坡度、加速度时间等指标完成车辆电动机参数、动力电池参数和传动系统参数的匹配设计，以便使车辆动力性能和经济性能能够满足车辆设计要求。从仿真试验结果来看，采用该种设计方法得到的试验车能够满足纯电动中型客车的性能设计要求。

参考文献：

[1]童寒川，夏伟.纯电动客车动力匹配与仿真研究[J].汽车科技，2017（05）：53-59.

[2]许世维，贺伊琳，刘伟等.纯电动中型客车传动系参数的模型在环优化[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2017，40（04）：453-460.

[3]陈燎，丁猛，盘朝奉.纯电动客车动力传动系统参数优化仿真[J].河南科技大学学报（自然科学版），2016，37（02）：31-37.