10.16638/jki.1671-7988.2020.22.001
费为伟1，唐金龙1，王峰2
(1.长安大学汽车学院，陕西西安710064； 2.陕西重型汽车有限公司，陕西西安710200)
摘要：文章结合某款纯电动城市客车样车设计项目，以高压系统附件为主要研究对象，把车辆经济性和安全性作为设计指标要求，对其主要部件进行匹配设计。仿真结果表明，对高压系统附件的匹配设计较为合理。
关键词：纯电动客车；高压附件；匹配设计
中图分类号：U469.72文献标识码：A文章编号：1671-7988(2020)22-01-03
Matching Design and Simulation of High Voltage Accessories for Pure Electric Bus
Fei Weiwei1,Tang Jinlong1,Wang Feng2
(1.Chang'an University Automobile College,Shaanxi Xi'an710064;
2.Shaanxi Heavy Automobile Co.,Ltd.,Shaanxi Xi'an710200)
Abstract:The article combines a pure electric city bus prototype design project with a high voltage system accessory as the main research object,taking vehicle economy and safety as the design index requirements,and matching the design of its main components.The simulation results show that the matching design for the high-pressure system accessories is reasonable.
Keywords:Pure electric bus;High voltage accessories;Matching design
CLC NO.:U469.72Document Code:A Article ID:1671-7988(2020)22-01-03
-2-C___
刖言
随着能源危机的日益加剧，大力推广电动汽车成了当务之急山2］。作为纯电动汽车不可或缺的部件，高压附件功率较大且和车辆的转向系及制动系密切相关，直接影响到车辆的经济性和安全性，故对其进行合理地匹配设计至关重要。
1高压系统附件参数匹配
本文纯电动客车的高压系统主要附件有DC/DC变换器、车载空调、空压机和转向油泵电机等。
1.1DC/DC变换器参数的匹配
需要基于车上其它用电设备的功率确定DC/DC变换器的功率，由于它们可能不同时工作，故不能简单地进行功率作者简介：费为伟，硕士研究生，就读于长安大学汽车学院，研究方向为新能源汽车电控技术。相加。根据纯电动车整车用电设备不同的工作特性，将其分为长期接通、连续接通、短期接通和EV附加4种状况，赋予不同的权值［3］。本文中将其权值依次取为1、0.5和0.1。此纯电动客车的电动液压助力转向、电动真空泵、空压机等EV附加电器部件和电除霜及空调的功率较大，但在设计电路上不经DC/DC，故这里无需考虑。加权计算结果如表1所
表1各部件功率加权计算表
项目电气部件名称额定功率/W权值计算功率/W 长期接通电器部件组合仪磁辅助蓄电池223312233
连续接通电器部件刮水电机和音响等7800.5390
短期接通电器部件信号灯、倒车雷达、除霜风扇等4520.145.2合计-34652668.2
1.2车载空调参数的匹配
空调的参数主要包括制冷功率和采暖功率，为减轻动力电池负担、提升整车经济性，空调功率不宜过大。据文献［4］
进行空调参数的匹配：
（1） 制冷功率的确定按额定乘员人均制冷量有：P ］=p ］_n
（1）
式中，P i 为按额定人数计算所需制冷量；p i 为人均所需 制冷量，为530 W ； n 为额定乘员数，为38人。
（2） 采暖功率的确定P t = P 2n
（2）
式中，P 2为额定采暖功率;P 2为额定乘员人均采暖热量,
为 460 W 。
1.3空压机参数的匹配
作为大型耗能附件，空压机对纯电动汽车经济性的影响 不容忽视；作为制动系统的核心部件，空压机能够直接影响
到驾驶安全性。为同时满足经济性和安全性要求，需要根据 耗气率尽可能选择功率较小的空压机。
制动系的相关参数如表2所示，按文献［5］中的要求，进 行匹配设计：
表2制动系相关参数
所有气动装置总耗气率F b ：
项目
符号参数制动管路压力/（N ・m ）
R lxlO 6
气体常数/（Nm ・（Nk ）"）
R
29.27
气体温度/k
T 318
单位时间制动次数/ （次• min 1）
N
市区：0.8 - 1.4郊区：0.2 ~ 0.5
空气密度/ ( kg • m-3)
P
1.3
制动气室总容积/m? 3.192X10-3
制动管路容积/m ‘
K 9.054 X10-4
气动附属装置单位时间内耗气质量/ （kg • min 1）
YW t
110-5
单位时间内允许漏气量/ （ kg • min"）
班
长安汽车俱乐部3.0x10"
(3)
1.4转向油泵电机参数的匹配
本文车辆采用转向油泵和电机一体式转向助力装置，故
需要根据转向油泵来确定电机参数。转向油泵参数匹配的主
要依据是方向机的流量和压力，此车方向机的最大工作流量（0）和压力（P ）分别为13 L/min 和13 MPa 。转向油泵参
数匹配过程如下：
（1） 转向油泵控制流量（0,）
0 2（1.05~1.1）0
（9）
（2） 转向油泵最大压力（P p ）
P p =P + ^P （10）
式中，A P 为管路压力损失，取值范围为（0.3〜0.5） MPa 。
2匹配结果
高压附件匹配结果如表3所示。
表3高压附件匹配结果
项目
DG/DC
空调空压机转向油泵电机
额定功率/kw 3
-
3
3
制冷量/ (Kcal - h'1)
28000制热量/ (Kcal - h-1)
22500
耗气率/ ( m 3 - min -1)
-
0.32
最大压力/MPa -14控制流量/ ( L • min 1)
-
16
3仿真分析
在Cruise 中对整车进行建模仿真，车辆基本参数如表4 所示。
表4纯电动客车基本参数
项目
参数项目
参数整备质量/kg
11400风阻系数0.55最大质量/kg
16500车轮滚动半径/m
0.465迎风面耐8
主减速比
6.14
每次制动所消耗的压缩空气的质量W b ：
(4)
高压附件中，电动空调对车辆的经济性影响最大，对空
调在不同工作状态下进行仿真，结果如表5所示。
表5经济性仿真结果
每单位时间内在制动方面所消耗的压缩空气质量（耗气
率）W 为：
W = N W n
（5）
车辆总耗气率W o 为：
w 0=w+Yw f +w e （6）
考虑到存在不可预料的压缩空气损失和空气压缩机停止 工作的可能，空气压缩机的耗气率確应为：
雁=（5〜6网
（7）
转化为按容积计算的空压机的耗气率人为：
参数工况空调关闭
空调开启
耗电率
百公里耗电量/
(kWh • (100km)-1)
中国典型城市 公交循环（CCBC ）
123166
35%
60km/h 等速行驶
87
9813%
建立制动距离仿真任务，以验证高压附件的匹配设计对 车辆安全性能的影响，结果如表6所示。
表6紧急制动仿真结果
项目
制动距离/m
平均减速度应
60 km/h 紧急制动
42
3.3
由文献［5-7］可知该车辆的经济性和安全性均处于可接受
范围，本文对于纯电动客车高压附件的 （下转第6页）
较大，即爬坡性能对减速比敏感度较高。参考文献
图6最高车速对影响因子的敏感度
4结论
(1)最高车速对风阻系数和减速比敏感度较高，对滚动阻力系数和整车质量敏感度较低。
(2)加速性能对整车质量和减速比敏感度较高，对风阻系数和滚动阻力系数敏感度较低。
(3)爬坡性能对整车质量和减速比敏感度较高，对风阻系数和滚动阻力系数敏感度较低。
(4)减速器的减速比对整车动力性敏感度较高，开发过程中需结合整车动力性需求及驱动电机性能匹配适应的减速比。[1]杨峰，傅均.纯电动汽车经济性比较与分析[J].武汉理工大学学
报,2009,31(2):286-288.
[2]李贺.中国纯电动汽车产业发展对策研究[D].中国海洋大学,2015
年.
[3]陈哲.我国电动汽车的发展现状与对策[J].车界论坛,2013,2:9-12.
[4]MIKHAIL GIBRAHIM D,MARC AR.Economic and environ men
-tal comparison of conventional,hybrid,electric and hydrogen fuel cell vehicles[J].Journal of Power Sources,2006,159(9):1186-l193.
[5]张珍，陈丁跃•纯电动汽车驱动系统的参数设计及匹配[J].上海汽
车,2010,8:7-9.
[6]熊明洁，胡国强.闵建平•纯电动汽车动力系统参数选择与匹配[J].
汽车工程师,2011,5:36-38.
[7]Ehsani M,Gao Y,Emadi A,et al.Modern electric,hybrid electric,
and fuel cell vehicles:fundamentals,theory,and design[M].CRC Press,2004.
[8]王学明•纯电动汽车传动系统参数的仿真研究[D]•长春：吉林大学,
2009.
[9]姜海滨，黄宏成.CRUISE纯电动车动力性仿真及优化[J]•虚拟与
仿真,2010,4:61-64.
(上接第2页)
参数匹配较为合理。
4结论
对某款纯电动城市客车样车的DC/DC变换器、车载空调、空压机和转向油泵电机等高压系统附件进行了匹配设计和仿真验证，结果表明，在CCBC和60km/h等速工况下附件的耗电率分别为35%和13%，在60km/h紧急制动工况下的制动距离为42m，满足纯电动客车经济性和安全性要求，为纯电动汽车高压附件的匹配设计工作提供了参考。
参考文献
[1]欧阳明高•中国新能源汽车的研发及展望[J].科技导报,2016,v.34;
No.492(06):15-22.
[2]Pan H,Guo X,Pei X,et al.Research on Regenerative Braking Control
Strategy of Distributed EV based on Braking Intention[C]//Wcx World Congress Experience.2018.
[3]马洪吉•电动汽车动力电源系统DC/DC变换其的匹配和计算[M].
汽车电器,2011(10):25-26.
[4]CJ/T134-2001城市公交客车空调系统技术条件.
[5]GB/T12676-2014，商用车辆和挂车制动系统技术要求及试验方法
[S].北京：中国标准岀版社,2014.
[6]闵海涛，曹云波，曾小华，等•电动汽车空调系统建模及对整车性能
的影响[J]•吉林大学学报(工学版)(S1).
[7]秦大同，武仲斌，黄晶莹，等•考虑电动空调能耗的纯电动汽车动力
传动系统参数匹配[J]•重庆大学学报,2013(12):5-12.
发布评论