纯电动物流车电动空气压缩机布置方案研究

项冬东，王佩

纯电动物流车电动空气压缩机布置方案研究

项冬东，王佩

（陕西汽车控股集团有限公司，陕西 西安 710200）

电动空气压缩机为纯电动物流车提供压缩气源，以供整车制动及辅助用气装置的使用。文章基于整车性能的受影响程度进行电动空气压缩机布置的多方案分析，从多个维度进行客观评价，选取适合于整车的最优方案。此方法亦可用作其他关键件的布置校核。

电动空气压缩机；多方案；布置；整车性能；评价

前言

车用电动空气压缩机是独立式，不同于作为发动机附件的传统燃油车结构，其主要由打气泵和驱动电机等部件组成[1]，通常采用往复活塞式结构，利用自润滑或无油润滑的方式进行工作。一般应用于总质量为8000kg以上的电力驱动车型，将储存的电能转换成气体压力能为整车提供压缩气源，是整车压缩空气的产生装置，用于行车制动、驻车制动及辅助用气等。

纯电动物流车为电力驱动车型的一类，由于其无污染、噪音小、不限行等优点深受广大用户的喜爱。电动空气压缩机是纯电动物流车必不可少的关键零部件，其位置布置的好与坏直接影响整车寿命、维修保养便利性及驾乘舒适性等。

通过查阅相关技术资料可知，纯电动物流车的电动空气压缩机布置位置常见的有三种，位置一为车架后悬处，车架中部，见图1；位置二为车架后悬处，车架左纵梁外侧，见图2；位置三为前悬架后支座附近，车架中部，货箱下部，见图3。

1 布置分析方法

根据整车空间规划，展开多方案布置分析，通过整车性能的受影响程度进行评价，并结合竞品对标情况，选取适用于整车总布置的最终方案。

基于平台化、系列化、模块化思路进行整车开发，在满足平台装备定义及样车配置的前提下合理规划整车空间，为有争议的零部件方案提供多方案论证的条件。

图1 布置位置一

图2 布置位置二

图3 布置位置三

通常所说的整车性能，实际上是指产品的功能和质量两个方面。功能是实现其所需要的某种行为的能力。质量为实现功能的程度和持久性的度量，使它在设计中便于参数化和赋值。

整车性能指标要求是用来定义整车级性能要求的工程文件，以用于指导产品的设计，并按照该文件对不同节点进行产品验证。其目的是全面定义整车级的技术规范，以满足三方面的要求，一方面完全理解市场部门对新开发车型的意向和市场能够接受的潜在要求；另一方面系统地确定顾客需求的车辆条件并以此来定义整车的特性；最后尽可能地将我们的车辆定义为顾客需要的，满足所有要求的产品。

整车性能一般包含质量、安全、驾乘环境、环保、驾驶性能、运输效率、造型及残值等方面，通过整车性能的受影响程度来评价系统地设计方案较为科学、全面，避免设计经验不足及考虑不周等问题的发生。

2 布置位置分析

2.1 电动空气压缩机结构简述

现车型采用的电动空气压缩机为活塞式有油润滑风冷式结构，主要由电子风扇、气缸、联轴器、油泵、曲轴、电机及油底壳等零件组成，其外形见图4。

图4 电动空气压缩机外形示意

2.2 布置需考虑的相关因素

依据整车性能指标要求，在电动空气压缩机布置时需考虑其自身的维修保养、工作环境及对整车的影响三方面因素，将其作为评价布置优劣的标准；其维修保养包含机油的更换、机滤的更换、电子风扇的维修、电机的维修、空气滤芯的更换等；工作环境的影响主要有进气质量、工作温度等；对整车的影响有驾乘舒适性、平台通用性、装载方便性等。

2.3 整车空间区域划分

从系统功能角度出发，对整车空间进行区域划分，见图5。在满足平台化的前提下，对于电动空气压缩机的布置有预留1和预留2可选；在不考虑其他技术路线完全通用的前提下，还有能量转换、冷却预留、能量源三个区域可选。

图5 整车功能区域划分

2.4 电动空气压缩机多方案布置分析

根据整车空间区域划分，对可选的五个区域进行布置分析。

2.4.1对预留1的布置分析

预留1位置即为车架中部，货箱下部，称为位置1，电动空气压缩机布置于此处，见图6，由于货箱与底盘固连，并且车架两侧外围部件的遮挡，导致其维修保养的可达性极差，见图7。

图6 电动空气压缩机布置示意

图7 电动空气压缩机周边件布置情况

处于前后轮之间，车架中部，空气质量良好，且周边不存在高温热源，工作温度适宜；另外此处整车振动小，对于安装支架的要求较低；为了满足维修保养便利性的需求，方案一是在大厢底板预留检修口，通过检修口进行常规的维修保养，见图8、9；方案二是从车架下部钻入，底部空间局促，见图10、11，此方案对于场地的要求较高，需具备地坑或者举升机，见图12。

图8 检修孔示意

图9 检修孔实物展示

图10 底部维修校核示意一

图11 底部维修校核示意二

图12 举升机示例

2.4.2对预留2的布置分析

预留2位置即为车架后悬左侧，货箱下部，称为位置2，此处空间较为裸露，见图13。通过人机校核，此处视野、手可及性、手操作空间、工具操作空间均可满足维修保养需求，见图14、15。其位置处于后轮后方，由于挡泥板的遮挡，进气质量能够满足需求，周边不存在高温热源，工作温度适宜。由于处在整车后悬及车架外侧，行驶过程中，振动较大，对于安装支架提出了更高的要求。

图13 电动空气压缩机布置示意

图14 维修保养校核一

图15 维修保养校核二

部分纯电动物流车会装备起重尾板满足装卸货物的便利性。起重尾板通常分为悬臂式、折叠式和垂直式三种，见图16、17、18。对于配备旋臂式起重尾板和折叠式起重尾板，由于车架后悬处已布置电动空气压缩机，其将导致动力控制单元、液压油缸、电器控制盒等部件无法布置，见图19、20；仅能配备不侵占底盘空间的垂直式起重尾板，但其价格较高，较常用的悬臂式起重尾板贵3000~5000元。

图16 悬臂式起重尾板

图17 折叠式起重尾板

图18 垂直式起重尾板

图19 底盘安装起重尾板校核一

图20 底盘安装起重尾板校核二

2.4.3对能量转换区域的布置分析

图21 布置位置一

图22 位置一冷却气流流向示意

图23 位置一维修保养校核一

图24 位置一维修保养校核二

此位置即为驾驶室底板下部，称为位置3，与柴油车的发动机布置位置类似。根据其与冷却模块的前后关系，有两种布置位置。一种布置位置为电动空气压缩机布置于冷却模块之后，见图21，冷却模块产生的热风会使其热负荷加大，见图22；其位于驾驶室正下方，工作过程中产生的噪声会对乘员的驾乘舒适性产生不利的影响；从平台化角度考虑，其无法满足增程式车型发动机、燃料电池车型燃料电池发动机的布置需求；由于驾驶室可实现一定角度的翻转，其维修保养变得触手可及，见图23、24。另外一种布置型式为电动空气压缩机布置于冷却模块之前，其将影响冷却模块的进气量，见图25。其余影响与前一种布置型式类似。

图25 位置二冷却气流流向示意

2.4.4对冷却预留位置的布置分析

其与预留1的布置位置类似，见图26，称为位置4，对整车性能的影响与预留一相同，此处不再赘述。

图26 电动空气压缩机布置位置示意

2.4.5对能量源区域的布置分析

图27 电动空气压缩机布置位置示意

图28 维修保养校核一

图29 维修保养校核二

位于车架右纵梁外侧，货箱底部，称为位置5，布置见图27；由于所处的位置无遮挡并处于前后轮之间，通过校核，其可满足维修保养的需求，见图28、29；周边不存在高温热源并且进气质量较好，工作温度适宜；但是无法满足纯电动车型动力电池、燃料电池车型的氢气供给系统的侧挂布置需求，平台通用性不佳。

2.4.6布置位置评价

通过以上五种位置的布置分析，依据整车性能指标受影响程度在维修性、保养性、进气质量、驾乘舒适性、可靠性、碰撞兼容性、平台通用性、装载方便性八个维度进行评价，见表1。

表1 电动空气压缩机布置位置评价

3 结论

通过电动空气压缩机不同位置的布置分析可知，布置于车架后悬处左纵梁外侧的方案具有利于平台车型通用化设计、模块化设计、车型拓展及提高维修保养便利性、驾乘舒适性等优点。但此处振动冲击较其他方案大，结合竞品车型布置来看，可通过结构设计、橡胶垫隔振率优化等手段达到满足使用要求的目的。

目前，起重尾板厂家也在开发不侵占底盘空间的新型产品，随着起重尾板技术的发展，相信在不久的将来，将会生产出价格低廉并且不侵占底盘空间的新型起重尾板产品。

对于底盘后悬空间有特殊需求的车型，车架中部、货箱下部的预留位置1也可提供备选的解决方案。

[1] 陈运来等,电动空气压缩机在电动客车上的应用及发展[J].客车技术与研究,2018:19-22.

Research on Layout Scheme of Electric Air Compressor for Pure Electric Logistics Vehicle

Xiang Dongdong, Wang Pei

( Shaanxi Automobile Holding Group Co. Ltd, Shaanxi Xi'an 710200 )

The electric air compressor provides the compressed air source for the pure electric logistics vehicle, for the whole vehicle braking and the use of auxiliary air devices. In this paper, based on the degree of influence of the performance of the whole vehicle, the arrangement of electric air compressor is analyzed in multiple schemes, and the objective evaluation is carried out from multiple dimensions to select the optimal scheme suitable for the whole vehicle. This scheme can also be used for the arrangement and checking of other critical parts.

Electric air compressor;Multi-scheme;Layout;Vehicle performance;Evaluation

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.02.001

U469.7

B

1671-7988(2021)02-01-04

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1671-7988(2021)02-01-04

项冬东，就职于陕西汽车控股集团有限公司，研究方向：整车设计。