纯电动大巴车动力系统匹配计算

闭志宏 韦满丽 莫天福 莫飞娜 梁楷 王凌玮

【摘 要】随着全球经济对石油资源的依赖越来越严重，能源危机成为全球性的问题。面对越来越紧张的能源供需关系，汽车行业作为传统的能源消耗体系，急需解决当前行业面临的危机。因此，寻求新能源汽车技术的发展与突破已成为各车企占领行业制高点的重要工作。文章介绍一款采用磷酸铁锂电池储能的8 m纯电动大巴车的直驱动力系统匹配设计。

【关键词】新能源汽车;动力系统;匹配计算

【中图分类号】U469 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）11-0047-03

新能源可减缓或者替代对传统石油资源的依赖，近年来动力电池材料技术、电驱动技术的不断进步，使得电动汽车成为未来新能源汽车的主要发展方向[1]。随着各地都在打造具有地方特色的旅游经济，纯电动大巴车将成为中短途的城郊交通工具的首选，这是因为使用纯电动大巴能减少空气污染、噪声污染等。文章介绍某型号8 m大巴车匹配纯电直驱动力系统设计方案和匹配计算。

1 纯电动直驱结构设计

本方案所采用的系统结构如图1所示。

本方案所采用的系统结构要求如下。基于满足整车的扭矩及转速等动力需求情况下，整车的动力总成系统应符合结构紧凑及布置合理，车辆行驶过程中尽量降低噪音和振动[2]。？譺驾驶员触发制动信号后，整车控制系统必须具备能量回收的功能[3]。驱动系统必须具备各路况油门状态下输出平顺的需求扭矩，以便实现车辆在驾乘过程的舒适性。车辆驾驶路况为城市至景区，路况较复杂。

基于以上几点要求，结合匹配的直驱方案的大巴车型使用路况，对爬坡度要求比较高，车辆最高速达到100 km/h的要求，选型的驱动直驱系统具备以下优点：①电机输出的扭矩和转速均能满足车辆的日常使用要求，下直驱系统结构简单，所占的安装空间紧凑，易于安装，总成成本相对较低。②采用后置直驱的传动方式，减少传动过程中的能量损失，且传动系少了变速箱，机械传动效率完全由所选配的驱动电机决定，完全能够实现整车高效的驱动目的。③直驱动力方案的可靠性和舒适性方面具备更大的优势，如带变速箱方案的车辆在行车过程出现升降挡时会有明显的顿挫感，采用直驱的方案就不存在升降挡的情况，规避了车辆行驶过程中的顿挫情况。

以车型为8 m的纯电动大巴车为例，其整车参数见表1。设计动力要求如下：最大爬坡度为20%;最大车速Vmax≥100 km/h;0～50 km/h加速时间t≤20 s;续驶里程S≥285 km。

2 驱动系参数配型选择

2.1 主减速器传动比配型选择

考虑纯电动大巴车的应用环境，所选的主减速应该具备高车速区域所需求的传动比，同时兼具良好的加速和爬坡能力。目前，客车行业各车型所用的主减速器的传动比在3.5～6.7，因此在设计阶段初步设定最高转速为n（按10%的最大余量）选择电机的最大转速。

i的选择应先满足车辆的最高行驶车速V的要求，即

上式中：n为电机峰值转速，设定为3 500 r/min。

基于理论计算出i的值为5.87，配型主减速器后，5.86比较接近，且经过计算公式反算匹配5.86的主减速器是完全能够满足该车型的设计要求。

2.2 驱动电机选型

纯电动汽车选配的电机应该有较高的高效区宽度和转矩转速特性，根据整车的设计要求，电机功率的选择必须满足汽车的加速要求和最大爬坡、最高车速及额定电量范围内的最大续航里程的巡航车速。所选的电机为永磁同步电机，电机的传动效率为0.94。车辆在最高巡航速度100 km/h行駛，所需的电机额定功率可按如下公式计算：

由上面公式可以推导出，该车型在满载的状态下，要满足100 km/h的定速巡航，爬坡度为零的理想状态，需要额定125 kW。各关系如图2、图3所示。

满载状态下，爬坡设计为20%，车速为20 km/h，推算出电机的峰值扭矩最低值为2 545 N·m，峰值功率为169 kW。各关系如图4、图5所示。

综合上述的计算取值，电机的参数应取额定功率为120 kW，峰值功率为170 kW，即可满足该车型在城乡路况下的舒适性驾驶要求。

3 结语

对于8 m车型的纯电动大巴车，驱动系统采用纯电直驱的方案，通过系统的理论计算，现有的驱动电机基本能够满足车辆的动力需求，具有较高的可行性。

参 考 文 献

[1]（美）lqbal Husain.纯电动及混合动力汽车设计基础[M].第2版.林程，译.北京：机械工业出版社，2012.

[2]毛正松，林永发，王皓，等.新能源公交车纯电动力总成系统匹配技术研究[J].传动技术，2018，32（3）：14-18.

[3]林剑健.插电式混合动力系统匹配计算[J].机电技术，2013（4）：123-125.