·纯电动公交车动力系统参数的规划· 文章编号：1002-4581（2009）01-0042-05 纯电动公交车动力系统参数的规划 马向明，吴 森 MA Xiang-ming ，WU Sen （武汉理工大学轿车工程学院，湖北武汉 430070） 文中以传统公交车为研讨方针，对动力传动系统，首要是对驱动电机、变速箱以及动力电池参数进行合理 摘 要： 的核算和规划，将其改装为纯电动公交车，并与原车功能进行比较，验证其合理性。 关键词：电动公交车；驱动电机 中图分类号：U469.72:U462 文献标识码：A 北 0 前 言 1 轿车行进需求功率 京 汽 20 世纪70 时代以来的石油危机引发人类 依据轿车理论，轿车的功率平衡联系应满意 对有限石油资源的重视，电动轿车的研讨开发 如下的方程式： 车 受到重视。现在，在动力电池和其他技能获得有 1 mgf mgi C A 3 P = （ r v + v + D v + V a a ηT 3600 3600 76140 a 效打破之前，对电动轿车动力传动系部件的设 δm du 计参数进行研讨是进步电动轿车功能的重要手 va ） （1） 3600 dt [1] 段之一 。纯电动轿车动力传动系部件的规划参 P η 式中， 为车辆行进需求功率，kW ； 为传 V T 数, 如电动机功率和转矩、传动系传动比以及它 m f 动系功率； 为整车质量，kg ；为翻滚阻力系数； r 们之间的合理匹配等, 对电动轿车的动力性、经 i C A 2 为路途斜度； 为风阻系数； 为顶风面积，m ； D 济性、行进路程等都有明显的影响。 δ du dt v 为旋转质量换算系数；/ 为行进加快度； 为 a 以某一类型的传统公交车为例，改装为纯电 车速，km/h 。 动公交车，从头规划动力系统参数，并验证匹配 在规划中一般以确保轿车预期的最高车速 规划办法是否合理。原车数据如表1 所示： 来开始挑选电机应有的功率，因而，对应车辆需 求功率的核算公式能够简化为： 表1 原车参数 1 mgf C A 3 PV1= （ r vmax+ D vmax ） （2） 整 车 主减速器 轮胎 ηT 3600 76140 长 宽 高 整备 满载 传动比 半径 式中，vmax 为最高车速，km/h 。 质量 质量 （mm） （mm） （mm） （kg） （kg） （mm） 最大爬斜度对应的车辆需求功率核算公式 11253 2498 3604 12300 16300 4.11 500 左右 如式（3）所示， ·42 · 《北京轿车》2009.No.1 ·纯电动公交车动力系统参数的规划· 1 mgf cosα mg sinα P = （ r max v + max v + V2 a a ηT 3600 3600 2 驱动电机参数的挑选 C A 3 D v ） （3） 76140 a 式中，αmax 为最大爬坡角。 在规划电机参数时，应考虑其功率需求是在 如果在平直的路面丈量加快时刻，依据汽 电机的安稳继续作业区仍是短时作业区。一般来 车行进方程式可得式（4）。 由此得到加快曲线， 说，电动轿车整车动力性方针中最高车速对应的 再选用分段积分的办法，可得到各个速度区间 为继续作业区，即电机的额外功率；而最大爬坡 的加快时刻，累加后即可得到原地起步加快到 度和全力加快时刻对应的则是短时作业区 [2] 指定车速的全力加快时刻T ，见式（5）。该式可 （1~5min），即电机的峰值功率 。 以用来核算给定全力加快时刻要求下的车辆需 求功率PV3[2] 。 2.1 电机峰值功率的挑选 du 1 电机的峰值功率有必要一起满意整车动力性 a= = （F -F -F ）= dt δm t f w 方针中最高车速、最大加快度和0~50km/h 加快 1 P η mgf C A 2 vx t r D 时刻三者的要求，即峰值功率P ≥max （P ,P , （ - - v ） （4） peak V1 V2 δm v 3600 76140 a a P ），由表2 可知，P 至少应高于99.7kW。 V3 peak t v T= dt= x du （5） 北 乙 乙 此外，驱动电机的峰值功率应能满意公交车 0 0 a 式（4）中的Pvx 指的是全力加快时电机对应 在典型运用循环工况下的车辆功率需求。图1 为 京 车速va 的实践输出功率。依据驱动电机作业的 我国典型公交车瞬态运转工况。此工况对应的车 外特性，得到恒转矩区每一车速对应的电机输出 辆功率谱如图2 所示。图中功率为负值时，表明 汽 功率Pvx 以及恒功率区的电机输出功率PV3 。 制动情况理论上可经过电机回馈的最大功率，考 车 针对文中举例的公交车，运用上述公式，代 虑到蓄电池的容量和安全性，实践中一般只能回 入整车参数可得到最高车速（继续行进30min 的 收制动能量的一部分。在此循环工况下，车辆对 最高车速）、最大爬斜度以及全力加快时刻对应 应的最大功率需求为 145.2kW，最大回馈制动功 的车辆功率需求（一般客车的风阻系数CD 在 率需求为 176.4kW。 0.5～0.8 左右，本次核算取0.6 ；一般在杰出的沥 青或混凝土路面上翻滚阻力系数 f r 在 η 0.01~0.018 ，本次核算取0.016 ；传动系功率 取 T 值为0.85）见表2 。 表2 整车动力性方针对应的车辆功率 动力性方针 功能要求 核算的功率需求 满意最高车速行进30min ，电机供给 最高车速 80km/h 的继续输出功率不小于 =97.1kW PV1 满意以 10km/h 的速度爬20% 的坡，对 最大爬斜度 ≤20% 应的车辆功率需求为 =99.7kW PV2 0~50km/h 满意全力加快时刻条件的最小车辆功 ≤40s 加快时刻 率需求为PV3 ＞65kW 图1 我国典型公交车瞬态运转工况 《北京轿车》2009.No.1 ·43 · ·纯电动公交车动力系统参数的规划· 2.3 电机转矩和转速的挑选 电机最大转矩的选取应以满意车辆动力性 要求，特别是低速最大爬斜度为方针，一起应与 [2] 传动系最大传动比和谐考虑 。 依据车用驱动电机的特色并参阅实车上采 用的电机，选定驱动电机的额外转速为 2000r/min ，最高转速为6000 r/min ，就可满意需 要。依据公式（6）可核算电机的最大转矩。 T n 1 T n P T n Prated= r r = × max r = rated × max r （6） 9550 λ 9550 Ppeak 9550 式中，T 和 T 分别为额外转矩和最大转 r max 矩，N ·m ；n 为额外转速；P 和P 分别为额外 图2 车辆需求功率谱 r rated peak 功率和峰值功率，kW 。 驱动电机的峰值功率与电动轿车的最大爬 经核算，电机的最大转矩至少为955N ·m 才 斜度和加快时刻联系密切，电机峰值功率越大， 能满意需求。 对应最大爬斜度越大，轿车加快时刻越短，整车 北 动力性越好。但随着电机峰值功率的添加，加快 2.4 选用电机的基本参数 时刻减小的程度越来越不明显，一起电机峰值功 京 依据上述核算，驱动电机可选用2 台50kW 率的添加也会导致本钱的进步。此外，考虑到电 的沟通电机串联来满意驱动需求。其外特性曲线 汽 机在瞬时作业时答应有较大的过载系数，其峰值 如图3 所示。 功率没有必要挑选得太大。 车 归纳上述要素考虑，选定电机的峰值功率 （2min 功率）为 180kW。此功率能够满意上述整 车动力性方针。 2.2 电机额外功率的挑选 驱动电机的额外功率首先应满意整车动力 性方针中最高车速的要求，即额外功率Prated ≥ 97.1kW。 图3 电机外特性曲线 电机在额外功率点邻近作业时，有比较高的 选用的驱动电机基本参数，如表3 所示。 功率。城市公交客车最常用的是以25~50km/h 的 速度行进，应确保以此速度行进时电机作业于高 表3 电机基本参数 功率区。从图2 中能够看出，我国典型公交车瞬 电机品种 三相异步沟通电机 额外电压 336V 态运转工况的功率需求首要会集在 -60~50kW 峰值功率 90kW 额外功率 50kW 之间。 最大转矩 620N ·m 最高转速 6000r/min 额外转速 2000r/min 最大电流 400A rms 归纳考虑，选定驱动电机的额外功率为 100kW。 2 台 AC90 电机串联后的峰值功率为 ·44 · 《北京轿车》2009.No.1 ·纯电动公交车动力系统参数的规划· 180kW；峰值转矩为 1240N ·m ；额外功率为 最大转矩需求，有利于减小过载，延伸电机寿数。 100kW。 参阅原车变速箱传动比，最终取变速箱最大传动 比ig(max)为7.03 ，最小传动比ig(min)为2.45 。依据研 3 传动系速比的挑选 究，变速箱相邻两挡间的传动比比值不宜大于 传动系速比的规划有必要恪守以下准则：有必要 1.7~1.8，否则会形成换挡困难，所以，需求在最大 确保车速不低于规划的最高车速；有必要确保轿车 与最小传动比之间再规划一挡传动，原车选用了 的最大爬斜度要求；当轿车以最常用的速度行进 4.09 传动，经核算，这一数值契合上述要求，如前 [3] 所述，城市公交客车最常用的是以25~50km/h 的 时，应尽或许地使电机作业于高功率区 。 速度行进，车辆以最高挡或中心挡在上述速度区 3.1 传动系最小传动比的挑选 间行进时，电机转速规模为1335~4458r/min，这 设传动系的传动比i ，主传动比为i ，变速器 时，电机的功率比较高，因而将变速箱规划为三 0 的传动比为i ，则有i=i i 。最小传动比i 应从满 挡是十分合理的。 g 0 g min 足轿车行进最高车速的要求动身，车速与电机转 综上所述，变速箱规划为三挡，速比挑选如 速的联系如公式（7）所示。 下：Ⅰ挡传动比ig (max)=7.03 ，Ⅱ挡传动比 i=4.09 ， vmax= 0.377rnmax （7） Ⅲ挡传动比ig(min)=2.45 。 imin 北 式中，vmax 为最高车速；r 为轮胎半径，m ；nmax 4 电池组容量的挑选 为电机最高转速，r/min ；imin 为最小传动比。 京 电机的最高转速为6000r/min ，轮胎翻滚半 纯电动轿车行进彻底依靠电池的能量。电池 径为0.5m ，要满意最高车速不低于80km/h，传动 容量越大，能够完成的续驶路程越长。选用的动 汽 系的最小传动比应满意imin ≤14.1375。由表1 知， 力电池为聚合物锂离子电池，该电池选用锂锰氧 车 当主减速比i =4.11 时，变速箱的最小传动比应 和改性石墨作为电极资料，高分子聚合物作为电 0 [4] 满意以下条件：ig (min) ≤3.4398 。 解质资料，具有以下长处 ： （1）高能量密度。可到达 120 Wh/Kg 以上。 3.2 传动系最大传动比的挑选 （2）寿数长。运用寿数达500~1000 次，能够 确认传动系最大传动比时，应考虑两方面问 大功率、高频度的运用。 题：最大爬斜度以及地上附着率，确认最大传动 （3）单体额外电压高。单体电压到达4V ，放 比也便是确认变速器Ⅰ挡传动比。 电到晚期，安稳的作业电压适当于镍镉及镍氢电 r C A 2 池的3 倍。 i ≥ （mgf cosα +mgsinα + D v ）（8） max r max max η T 21.15 a T max （4）具有高功率承受力。锂离子电池具有大 式中，αmax 为最大爬坡角；v 为爬坡时的最低 电流作业特性，能继续供给高品质的电能。 a 车速，取 10km/h；ηT 为传动系功率；Tmax 为电机最 （5）较低的自放电率。 自放电率每月只要 大转矩。 6%~8% 。 代入相关数据核算可得，传动系最大传动比 （6）锂离子电池不含任何汞、镉等有毒元 imax ≥20.65 。相同，选取主减速比为4.11 ，则有变 素，是真实的绿色环保电池。 速器 Ⅰ挡传动比ig(max) ≥5.036 。 锂离子电池以上长处彻底满意电动车辆对 Ⅰ挡传动比取值较大时，能够减小对电机的 动力电池功能的要求，技能方针如表4 所示。 《北京轿车》2009.No.1 ·45 · ·纯电动公交车动力系统参数的规划· 表4 锂离子电池技能方针 电压（V） 总容量（Ah） 比能量（Wh/Kg） 比功率（W/Kg） 4 120 125 ＞235 电池容量的挑选首要考虑最大输出功率和 [5] 能量，以确保电动车的动力性和行进路程 。 （1）由最大功率挑选电池数目 图4 电池电压与行进路程的联系 n= Ppeak （9） Pη η e ee 依据图4 的曲线能够看出，当电池电压到达 式中，Ppeak 为电动机最大功率，kW ；P 为电池 其放电极限（电压为3V×88=264V）时，其运营的 最大输出功率，kW ；ηe 为电动机作业功率；ηee 为 最大续行路程估量能够到达 162km。因为实践运 电动机控制器作业功率。 行时，车辆的工况十分复杂，很多的能量被车辆 代入数据到（9）中得到n=180/2.08=86 ，归纳 制动器所耗费，急加快的大电流放电也会大大降 考虑后，确认电池数目为88。 低车辆的电池放电功率，这些参数都会搅扰电动 车续驶路程的核算，所以核算实验情况下的车辆 5 功能剖析与总结 续驶路程需求除以功率80 ％。这样实验续驶里 北 改装今后，车体总分量添加了2000kg ，对车 程能够认为是200km 。 京 辆不同负载的情况下与原车进行动力功能比较， 可见，将传统公交车改装为以聚合物锂离子 如表5 所示。 电池为动力的电动车后，最高车速、最大爬斜度 汽 以及行进路程等动力性方针都满意规划要求，改 表5 改装后的公交车与原车功能比较 装后质量的添加，对各方面功能有很大影响，如 车 峰值驱 峰值驱 最高 最大 果能在这方面有所改善，则电动公交车的优势将 车 型 动功率 动扭矩 载重 总重 车速 爬斜度 （kW） （N ·m） （kg） va max i 愈加杰出。 （kph） 轻载 12300 123 53% 参阅文献 原车（发动机驱动） 220 1130 中载 14200 122 43% ［1］陈清泉，孙逢春，祝嘉光.现代电动轿车技能［M］.北京： 满载 16100 119 37% 北京理工大学出版社，2002.11. ［2］陈全世，朱家琏，田光宇.先进电动轿车技能［M］.北京： 轻载 14300 119 49% 化学工业出版社，2007.7. 改装后的电动车 （电动机驱动；总 180 1240 中载 16200 116 43% ［3］杜发荣，吴志新. 电动轿车传动系统参数规划和续驶里 分量添加2000kg） 程研讨［J］.农业机械学报，2006.11. 满载 18100 114 37% ［4］杨捷. 锂离子电池的特色与使用［J］. 西部广播电视， 2003.5. 由表5 能够看出，改装后，最高车速与原车 ［5］姬芬竹，顶峰，周荣纯. 电动轿车传动系参数匹配的研讨 比较有所下降，但下降起伏不大；最大爬斜度在 ［J］.轿车科技，2005. 满载和中载的情况下与原车适当，仅仅在轻载的 收稿日期：2008-11-13 情况下有所下降。 经过屡次实验，制作电池电压与行进路程关 系的趋势线ae;

  GB T 32610-2016_日常防护型口罩技能规范_高清版_可检索.pdf

  原创力文档创建于2008年，本站为文档C2C买卖形式，即用户上传的文档直接共享给其他用户（可下载、阅览），本站仅仅中心服务渠道，本站一切文档下载所得的收益归上传人一切。原创力文档是网络服务渠道方，若您的权力被损害，请发链接和相关诉求至 电线) ，上传者