基于中国城市道路循环的纯电动乘用车动力匹配

马煜琛，冯坚

（长安大学汽车学院，陕西 西安 710000）

引言

我国汽车保有量不断增加，能源和环境压力日益加剧。新能源汽车成为应对这两个突出问题的最可行的对策和最现实的选择之一。但目前为止动力电池和其它一些关键性技术还没有取得有效地突破[1]，续驶里程和充电时间大大制约了电动汽车的发展普及。因此，在电相同蓄电池条件下，更好地满足动力性要求和最大地增加续驶里程，一直是研究者们追求的目标，也是本论文研究的主要目的。ADVISOR (Advan ced Vehicle Simulator)[2]是由美国国家能源部可再生能源实验室开发的一种高级车辆仿真软件，可以对设计车型的动力性、经济性、排放等方面进行仿真，并可对整车进行参数优化。

1 整车参数及性能指标

整车参数要求

下表1是整车性能参数要求。

表1 主要整车参数表

1.2 整车性能指标

本车的相关性能参数如表2。

表2 整车性能指标表

2 动力系统参数匹配

2.1 驱动电机参数设计[3]

（1）驱动电机功率。分别计算最高车速、最大加速度、最大爬坡度时所需的功率P1,P2,P3。根据动力系统要求，驱动电机峰值功率Pm要满足以上要求，即Pm≥max{ P1,P2,P3}，再根据Pm选择额定功率Pe。本文选择为Pm10Kw，Pe为30Kw。

（2）驱动电机转速。电动机扩大恒功率区系数β，是指电动机最高转速和额定转速的比值范围。额定转速ne的计算式为：

本文选择驱动电机额定转速 ne=3000r/min,峰值转速nmax=9000r/min。

（3）驱动电机扭矩。电动机额定转矩 Te可以根据电动机的额定功率和额定转速来确定：

驱动电机最大转矩为（λ为电机过载系数）：

本文驱动电机额定扭矩选择40N·m，最大转矩125 N·m。

2.2 电池组参数设计

（1）动力蓄电池组的容量

电动车以速度ua匀速行驶时所需的功率为：

车辆等速行驶距离s时，所需能量是：

式中，W表示所需能量，kwh；s表示行驶的距离，km；ua表示行驶的车速，km/h。

（2）电池组数目的选择

一般单体电池不能满足电动车的要求，所以需要多个电池：

式中，N表示电池组电池的个数；E0表示单体电池的工作电压，V；C为单体电池的容量，Ah；ηDOC表示蓄电池的放电深度。本文选择100块单体容量28 Ah的电池。

2.3 传动系参数设计[4]

（1）最小传动比的确定。变速器最小传动比为直接传动比，即主减速器传动比。

（2）最大传动比的确定。要考虑最大爬坡度、附着率和最低稳定车速三方面问题。

本文选择传动比it为8。

3 整车性能仿真

为检验动力参数匹配，使用ADVISOR软件对动力系统进行仿真。由下表3所列仿真结果可见满足设计要求。根据国标 QT/C 759-2006[5]规定的小车城市循环工况，在 ADVI SOR中新建了CYC_CHINA工况作为道路仿真循环工况。

图1 仿真车速图

表3 整车性能仿真

图1是仿真车速图，可以看出本文匹配电动车满足中国城市循环工况，动力性能良好。

图2表示单个CYC_CHINA循环工况，电池SOC值变化情况。SOC值随时间呈现下降趋势，较为平缓。由于制动能量回收的影响，出现小幅波动。

图2 电池SOC值

图3是电机输出转矩和转速，可以看出汽车制动时系统对制动能量进行了回收，这对增加续驶里程有重要意义[6]。电机转速曲线与车速曲线相符，说明动力性良好。

图3 电机输出转速和扭矩

4 总结

基于中国城市道路循环使用ADVISOR对匹配结果进行仿真，结果表明电动车动力性可以满足中国城市道路循环，续驶里程达到设计要求。匹配结果很好的满足了设计要求，但本文仅做了基础研究，未来可对相关部件进行进一步优化。

参考文献

[1] 孙逢春等.电动汽车基础[M].北京∶北京理工大学出版社,2004.

[2] 曾小华,宫维钧.ADVISOR 2002电动汽车仿真与再开发利用 [M],北京∶机械工业出版社,2014.1.

[3] 张同.纯电动汽车动力系统研究[D].武汉∶武汉理工大学.2011.7.

[4] 麻友良,严运兵.电动汽车概论[M].北京∶机械工业出版社,2012.11

[5] QC/T 759-2006 汽车试验用城市运转循环[S].北京∶中国计划出版社.2006.11

[6] Folkesson A. Real life testing of a Hybrid PEM Fuel Cell Bus[ J ] .Journal of Power Sources,2003, ( 118 ) ∶349-357.