大数据平台下的新能源汽车动力系统选型参考

刘顺平，潘圣临，胡志刚，于荣枫，张世伟



大数据平台下的新能源汽车动力系统选型参考

刘顺平，潘圣临，胡志刚，于荣枫，张世伟

（哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，黑龙江 哈尔滨 150060）

基于东安汽车发动机有限公司统计开发的“新能源乘用车车型参数数据库”，文章统计了自《新能源汽车推广应用推荐车型目录》实施以来发布的600余款新能源乘用车，该数据库统计了涵盖插电式混合动力、混合动力和纯电动乘用车的轴距、整备质量和动力系统参数等信息，通过功率和扭矩质量比的计算，在进行新能源汽车新品项目开发时，合理的运用数据库对动力系统进行选型，使新能源汽车动力系统的选型合理化。

数据库；新能源；混合动力系统

引言

汽车产业是我国经济的重要组成部分，其研发制造能力被列入我国“工业4.0”规划。近年来，国务院、工信部相继出台方向性文件，为新能源汽车引航铺路[1]，在《汽车产业中长期发展规划》中对新能源汽车普及时间做出了具体规划：到2025年，新能源汽车骨干企业在全球的影响力和市场份额进一步提升。

为了及时了解产业动向，掌握新能源汽车市场动态，东安汽车发动机有限公司新能源科对新能源乘用车数据进行了统计整理，应用EXCEL平台，开发了“新能源乘用车车型参数数据库”。

基于该数据平台，可以得出新能源汽车的实际功率质量比，并使用此参数制成的图表进行新能源汽车动力系统选型。

1 车型参数数据库

在政策的推进下，我国的新能源汽车产业已初具规模，以此为背景，东安汽车发动机制造有限公司建立了新能源车型参数数据库。其过程如图1所示。

该数据库的初始数据主要来源为工信部公布的新能源汽车推广应用目录、中国专用汽车网等。通过对初始数据的整理，形成总表。在Microsoft office Excel平台中使用Visual Basic语言实现数据录入后分表的自动更新、数据的自动处理和图形的自动输出。

图1 数据库结构

该数据库按照EV(纯电动汽车)、HEV(混合动力汽车)、PHEV(插电式混合动力汽车)将总表分为了三个分表，在此基础上对功率质量比、新能源汽车获得的积分情况等数据进行了图形化处理。

2 混合动力乘用车功率质量比

混合动力乘用车具备汽油和电气两种动力源，其设计和匹配的合理性将直接影响到整车的动力性、油耗和排放等。因此，在混合动力系统设计过程中，发动机和电机的选型至关重要。

在并混合动力系统中，假设发动机的最大功率为Pe，电机的最大功率为P0，则整车各工况行驶所需的最大功率Pmax应满足：

在已知最高车速和整备质量的前提下，Pmax应不小于汽车以最高车速行驶时的行驶阻力功率之和[2]，即：

表1 符号说明

可由式（1）和式（2）求得混合动力汽车的功率质量比（kW/t）为：

上式中，左式为实际功率质量比，右式为理论功率质量比。其中Pe、P0、m和umax为数据库统计数据，与实际车型一一对应；对于使用有级机械变速器轿车而言，T范围为0.9～0.92，在本文中，T取最小值0.9；g取9.8 m/s2；在路质优良的沥青路面上，轿车的滚动阻力系数为f =0.0116+ 0.0000142v[3]；轿车的典型空气阻力系数为0.30～0.41，在本文中，CD取最大值0.41；轿车的典型迎风面积为1.7～2.1m2，在本文中，A取最大值2.1 m2。

图2 功率质量比对比

图2为数据库中插电式混合动力汽车理论功率质量比和实际功率质量比比较，满足公式(3)中二者的关系；由于在动力总成设计过程除最高车速外还应考虑加速和爬坡性能，因此实际功率质量比略高于理论功率质量比。

3 动力系统选型

利用数据库现有数据，将新能源汽车实际功率质量比与整备质量、最高车速、百公里加速等动力因素制成散点图；由于不同车型性能偏差较大，统计结果不能直接用来作为选型分析的数据，因此计算出线性回归线，以此为基准做出回归上下限，以该区间内的数据点作为动力系统选型参考点，如图3所示。

图3 功率质量比散点图

以一款车厂要求整备质量为1600kg、最高车速150km/h、百公里加速10s的新能源汽车为例。

依据大数据平台进行系统选型时，在散点图中以整备质量1600kg±100、最高车速150km/h±10和百公里加速10s±2为区间，对应的实际功率质量比区间分别为（36.42, 119.27）、（48.98，96.30）和（58.22，110.08）。取三者交集，功率质量比应在区间（58.22,96.30）。

图4 动力系统选型

为满足整车的最高车速要求，按照公式2计算其总功率应不小于53kW。为满足整车的加速性能要求，按照公式4计算，其中t为百公里加速时间为10s，u为加速过程结束时的车速为100km/h，为旋转质量转化系数，取1，计算结果其总功率不小于150kW。综上所述，按照理论法计算，P为150kW，其理论功率质量比为93.85，位于区间内。

4 结束语

我国的新能源汽车仍处于起步阶段，其动力系统的选型是开发过程中的核心工作。基于大数据平台下功率质量比这一数据的动力系统选型，使系统的选型更加合理化，以某车厂需求为例给出了功率质量比区间（58.22,96.30），且通过了理论值验证。

[1] 中华人民共和国国务院.节能与新能源汽车产业发展规划(2012- 2020年) [Z/OL].

[2] 余志生.汽车理论[M].北京:机械工业出版社,2006,5.

[3] 张学利,何勇.汽车动力性检测中的滚动阻力[J].

New Energy Vehicle Power System Selection Reference Under Big Data Platform

Liu Shunpin, Pan Shenglin, Hu Zhigang, Yu Rongfeng, Zhang Shiwei

（Center of Technology, Harbin DongAn Automotive Engine Manufacturing Co., Ltd, Heilongjiang Harbin 150060）

Based on the "New Energy Passenger Car Model Parameters Database" developed by DAE, this article counts over 600 models of new energy passenger vehicles that have been released since the implementation of the《Recommended Car Model List for Promotion and Application of New Energy Vehicles》.The database includes statistics on wheelbase, trim quality and power system parameters of plug-in hybrid, hybrid and pure electric passenger cars. Through the calculation of power and torque mass ratios,In the development of new energy vehicle new product projects, a rational use of database for the selection of powertrain systems will rationalize the selection of new energy vehicle powertrains.

database; new energy; hybrid power system

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.10.010

U469.7

A

1671-7988(2019)10-27-03

U469.7

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1671-7988(2019)10-27-03

刘顺平（1988-），男，工程师，本科，就职于哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，从事发动机开发设计研究工作。