电动客车的特性及部件选型
作者:韦俊
来源:《广东科技》 2014年第20期
    韦  俊
    (武汉客车厂研究所,湖北武汉  430051)
    摘  要:简要介绍纯电动客车与传统客车之间的区别与特性:传统车的能源简单来说是燃料+发动机的组合,而电动车的能源是电池组,电池组可以安排多个电池组,采用分布式布置。纯电动客车加速性好,因为电机本身就具有低速大扭矩的特性;同时对纯电动客车在部件选型上进行分析,提出合理解决方案,希望对纯电动客车的发展提供帮助。
    关键词:纯电动客车;特性;部件选型
    0  前 言
    在当今能源紧张与环境日益污染的环境下,为了适应市场及环境的需求,我厂根据自身实际,正在研制
开发纯电动客车,该车紧跟当今世界汽车发展的趋势,整车外观美观、大方,选用部件国内领先,符合时代需求,相信会有不错的前景。
    1  特 性
    与传统客车相比,其特性很多,下面就其显著的特性进行比较:
    (1)能源与功率区别
    传统车的能源简单来说是燃料+发动机的组合,但是不可能带多个发动机,因为多个发动机同步很难控制。而电动车的能源是电池组,电池组可以安排多个电池组,采用分布式布置。电池需考虑布置合理,包括电池容量的选取即车辆配置能量的大小及电池功率的问题,电池功率包括放电功率即单位时间内放出能量的能力。另外,传统车的能量需求来自发动机的能量,而电动车的能量需求则来自驱动电机的能量与附件所需能量之和。
    传统车与纯电动客车最大功率的选择不一样,传统车主要选择发动机的最大功率,其包括驱动车辆的功率与附件的总功率,而电动机的最大功率:首先需确定附件功率是否由驱动电机提供,譬如空调。
    (2)电池能量的特性
    传统车发动机设计不考虑油箱的大小,经验设计为主,一般以日行驶几百公里来计算。而电动车目前做不到,因为比能量、能量密度不一样,传统车中的天然气车配置的罐子数也是于行驶里程有关的,因为其能量密度小,且罐子重,所以必须根据用途需要来配置电池能量。
    (3)附件功率特性
    传统车附件功率不大,但电动车附件功率要从电池中取,比如拿装配的电空调12m客车来说,电空调功率达到10kW~15kW,行驶10h至少消耗100度电。
    另外,传统车的转向泵与打气泵(制动泵)功率均来自于发动机,之间用皮带带动,而电动转向泵功率3kW~4kW(转向助力),且行驶时不能停,10h需耗电30kW~40kW,如果按纯电动乘用车日行驶250km计算,其相当于纯电动乘用车一天的耗电量。而打气泵(制动泵)功率8kW,其工作状态是间隙的,也要考虑能量来源。附件功率均从电池来,电池能量配置时必须全部考虑进去。
    目前,电动化附件的技术水平很差,与电池、电机的技术进步相比,技术跟不上。传统车设计时,没有基于车辆工况进行匹配,有很大富余,电动车必须基于车辆工况设计,实现真正意义上的“满足车辆动力性要求下的最佳经济性”,否则无法实现节能、降成本。折叠电动汽车
    (4)动力性与经济性
    纯电动客车加速性好,因为电机本身就具有低速大扭矩的特性,吻合车辆爬坡等动力需求,另外电机动态特性优于发动机,再则电机可以实现零起步。
    纯电动客车必须考虑经济性,是因为电池装多了,动力性公式中M(质量)权重大,客车迎风阻力小,因为V一般小于60km/h,动力损失的三大阻力(滚动阻力+加速阻力+爬坡阻力)均于M成正比,所以M越大,经济性越差。所以如果电动车质量与传统车质量相同,其经济性优于传统车。再则因为纯电动客车无发动机,因此纯电动客车的噪声、振动特性均优于传统车。
    2  部件选型
    2.1  选型原则
    纯电动客车部件选型的核心原则就是车辆起步加速性能,其主要的是以额定车速稳定行驶的能力及最高车速稳定行驶的能力来决定的。由下式可以得出纯电动客车的综合阻力:
    ΣF=Ff+Fw+Fj+Fi
    式中:Ff——滚动阻力;
    Fw——空气阻力;
    Fj——坡度阻力;
    Fi——加速阻力。
    在进行动力计算时首先要考虑车辆的运行工况,将整个循环工况下不同时刻车辆所需的功率由下式确定:
    汽车的动力总成参数主要包括:发动机参数、电动机参数、电池组参数和变速箱参数等。而部件参数匹配的任务是协调部件间的关系,合理确定各部件的参数,以保证在满足整车的动力性指标前提下提高整车经济性和改善排放性能。
    2.2  电机选型
    对于纯电动客车电机选型时要保证当车辆工作在经济巡航车速时,电机工作在其万有特性图上的经济区,且此时电机能够提供一定的充电功率给蓄电池充电。根据工况得到的车辆巡航功率还应加上附件功率、1%~2%的爬坡功率裕量和10%(经验值)的充电功率余量。电机工作时满足车辆的加速性能和最大爬坡度的要求;电机驱动功率的选择必须满足车辆以最高车速行驶的要求。牵引电机的功率应大体等于但不小于以最高车速行驶时的行驶阻力功率之和。
    2.3  动力电池组的选型
    电池组的电压和电流范围必须满足牵引电机的电压和电流的工作范围(电压高电流小);放电功率范围必须覆盖电机驱动和再生制动的最大功率范围(制动功率大于驱动功率);电池能量满足整车按标准循环工况行驶的续驶里程要求。
    3  结束语
    随着客车行业的发展,国内、国际客车产品之间的竞争也日趋激烈,这对客车厂家的产品规划与技术水平提出了更高的要求。纯电动客车的研制是我厂的产品的一次技术飞跃,也是一次机遇,相信会在将来有不错的市场前景。
    参考文献:
    [1] 李振磊,等. 我国城市客车的发展研究[J]. 客车技术与研究,2006(4):4~6.
    [2] 王军,等. BFC6110EV型纯电动旅游客车技术手册[M]. 北京:北京理工大学出版社,2004.
    作者简介:韦俊(1975~),男,工程师,本科,从事客车车身结构设计及汽车电器设计与研究工作。