基于AVL-CRUISE纯电动客车节能研究

白学森

(厦门金龙联合汽车工业有限公司， 福建 厦门 361023)

目前，某款12 m纯电动客车(整备质量18 000 kg)的电耗为75.76 kW·h/100 km(工况法)，现新开发一款同米段纯电动客车车型，通过多方面的能耗优化措施，使其电耗量降低至61.83 kW·h/100 km(工况法)，减少约18.4%。

1 仿真平台搭建

基于AVL-CRUISE搭建整车的仿真模型，其模型架构如图1所示，并采用中国典型城市公交循环工况(以下简称CCBC工况)作为仿真输入，如图2所示。

图1 整车架构节能仿真模型

(a) CCBC 工况车速

全程时间1 314 s，行驶距离5.8 km，最高车速60 km/h，平均车速15.9 km/h，最大加速度0.914 m/s，最大减速度1.543 m/s(用负值表示)。基于该工况对纯电动客车能耗的有关敏感性参数进行仿真分析。为达到整车能耗降低15%的目标，研究各种节能降耗措施，通过一系列的节能措施叠加最终完成降耗指标。

2 节能降耗措施

能耗降低的传统方法有降低整车行驶阻力和车辆的轻量化，在此不详细叙述。本文重点研究对能耗影响较大的驱动电机效率及整车控制策略优化。

2.1 电机效率优化

根据CCBC工况，对电机的常用工作点进行效率优化，实现节能降耗。图3为优化前后的驱动电机效率MAP图。系统效率高于95%的占比由3.36%提升到24.46%；系统效率高于90%的占比由63.93%提升到70.71%；系统效率高于85%的占比由82.76%提升到85.44%。

(a) 优化前

基于所搭建的整车仿真平台，分别导入驱动电机效率优化前后的MAP数据，仿真分析得到的整车CCBC工况能耗由75.76 kW·h/100 km降低到72.68 kW·h/100 km，即驱动电机效率优化后整车能耗降低4%左右。

2.2 整车控制策略优化

根据CCBC工况建立整车行驶模型，其架构如图4所示，整车行驶功率需求如图5所示，本文主要通过提升制动能量回收率，实现节能降耗的目的。

图4 整车行驶模型架构

图5 整车行驶功率曲线

通过优化整车制动能量回收控制策略，提升整车制动能量回收率。基于所搭建的整车仿真模型，分别进行不同控制策略的整车能耗仿真，优化前电机的最大制动回收扭矩限值为1 200 N·m，第一版优化控制策略将最大制动扭矩限值调整至1 500 N·m，制动能量相比优化前回收率提升了2.2%，电耗由75.76 kW·h/100 km降低到75.02 kW·h/100 km。第二版优化控制策略将最大扭矩限值调整至1 800 N·m，制动能量相比第一版优化回收率提升了2.8%，电耗由75.02 kW·h/100 km降低到74.16 kW·h/100 km，相比控制策略优化前制动能量回收率提升了5%，能耗降低3%左右。不同控制策略下电机的工作点分析如图6和图7所示。

图6 控制策略优化第一版与优化前对比

图7 控制策略优化第二版与第一版对比

3 实车验证

基于以上各能耗影响因子分析，项目组通过如下措施实现节能降耗目标：①使用复合材料进行车身轻量化设计，实现整车减重600 kg，并优化了前脸造型以降低整车风阻系数(由0.65降至0.50)，电耗由75.76 kW·h/100 km降低到70.32 kW·h/100 km；②在①的基础上，再采用低滚阻轮胎(滚动阻力系数约为0.007 2)代替旧车型的普通轮胎(滚动阻力系数约为0.009)，以降低滚动阻力系数，电耗降低到67.51 kW·h/100 km；③在①、②的基础上，再对电机控制器进行多次标定，提升了电机系统效率(平均效率提升了3%左右)，电耗降低到64.32 kW·h/100 km；④在①、②、③的基础上，再通过调整制动MAP系数，优化整车制动能量回收策略(如图7的优化策略)，电耗降低到61.83 kW·h/100 km。

4 结束语

本文研究纯电动客车与能耗有关的影响因子，重点围绕对能耗影响较大的电机效率及整车控制策略因子进行详细的仿真分析，并将所有影响因子在同米段的新车型进行了实车验证，为我司后续的整车节能降耗工作提供了重要的参考。