NEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车
时代汽车 wwwautotime
屈进勇
南京理工大学 机械工程学院 江苏省南京市 210094
摘 要： 纯电动客车在汽车电池技术没有获得突破之前，对传动系主要部件参数进行了匹配和选型，以实现纯电动整车性能的提升就非常有必要。对电机、传动比、电池进行了匹配和选型，并利用AVL-Cruise进行建模和仿真研究，证明了匹配结果满足设计要求。
关键词：纯电动客车 动力系统 参数匹配 AVL-Cruise
汽车带来的巨大能源需求和环境污染问题
日益严重。纯电动汽车能达到排放的零污染，故
研发纯电动汽车成为解决能源危机和环境污染的
重要途径。动力系统部件的选型和参数确定对提
高汽车的整车性能有非常重要的意义。
1 整车基本参数及整车性能指标
1.1 整车基本参数
本电动客车整车配置的组件参数数据见表1。
名称单位参数值长＊宽＊高mm7045*2050*2715
整备质量kg5550°
滚动摩擦系数/0.009
风阻系数/0.65
迎风面积m 4.8
滚动半径mm373
主减速比/ 4.88
机械传动效率%96.5
表1 整车基本参数
1.2 整车性能指标
本电动客车设计的动力性能要求的相关参数如表2。
2 驱动电机的参数匹配和选型
2.1 驱动电机功率的确定
电动机的功率选择必须要满足电动汽车的最高车速，电动汽车行驶过程中克服阻力所做的
功应该小于电机的功率。最高车速行驶时的功率
计算如下[4]。
（1）
式中，U P-电机的额定功率kw；m-满载
质量kg；f-空气阻力系数；A-车辆迎风面积
m2。求得U P=72.23kw。
电动汽车性能要求在车速为20km/h的爬
坡度为15%，带入（2）求得i P=91.5kw。
（2）
式中，α=arctani，i-汽车行驶的坡度；a U
-汽车在坡度上行驶的速度。
车辆运行到加速过程的最后时刻，电机在
加速过程输出最大功率Pe为：
（3）
式中，m v-汽车行驶的末速度（km/h）；
m
t-汽车的加速时间s；δ-旋转质量换算系数，
取值1.16，根据电动客车的性能指标要求，求
得e P=156.2kW
电动机要能够保证纯电动客车正常的行驶
并适应各种工况，所选的电动机必须能够保证
电动汽车在上述的最高车速、爬坡、加速的条
件下都能正常的运行。因此纯电动汽车的峰值
功率为[4]：
max
e
P=max(Pu,Pi,Pa) （4）
由以上计算数据可得max
e
P=156.2kw。
因此电机的额定功率
e
P=max e P/2=78.1kw。
2.2 驱动电机转速的确定
电动客车电机的转速对电动客车电机整体
工作有较大的影响。当电动机功率相同时，转速
高的电动机尺寸、质量相对较小，但成本就会增
加，因此电机转速的选择需要考虑多方面的因素。
客车上通常使用的是低速电机。
本客车选择5.5吨桥，常规可选主减速比有
6.14、5.38、4.88、4.33，根据最高车速公式逆
推电机最高转速。
根据
×
×
×
=
o
g
e i
i
r
n
v377
.
0，代入常用平均车
速要求v
e
=41km/h，算出额定转速n=1262～
1790r/min
式中，n-电机转速r/min，r-轮胎滚动半径
mm，i
g
-变速箱速比（此车取1），i
o
-主减速比
2.3 驱动电机转矩的确定
额定转矩的确定
/9550
e
P T= （5）
求得额定扭矩Te=416～591N·M。
峰值扭矩的确定
山东电动汽车（6）
最大爬坡度要求为15%，加速度等于0，爬
坡速度10km/h，求得峰值扭矩：9171301.
T N m
=～
Parameter Matching and Simulation of Power System of Pure Electric Bus
Qu Jinyong
Abstract： B efore the breakthrough of battery technology of pure electric bus, it is necessary to match and select the parameters of main components of transmission system to improve the performance of pure electric bus. The motor, transmission ratio and battery are matched and selected, and A VL-Cruise is used for modeling and simulation research, which proves that the matching results meet the design requirements.
Key words：Pure electric bus;Power system; Parameter matching;A VL-Cruise
名称单位参数值
最高车速km/h≤100
加速时间（0-50km/h）S≤10
最大爬坡度（20km/h）%≥15
40km/h等速续驶里程km≥443.4
表2 性能指标要求
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根据以上计算，驱动电机参数选择如表3：
表3 驱动电机参数
名称
参数
名称
参数
最高转速3500额定功率80额定转速1400峰值功率160峰值转矩1160工作制S9额定转矩
546
额定电压
380
3 传动比匹配及选型
传动系传动比的选择对电动汽车动力性与经济性的影响比较明显，合适的传动比能使电动机处在高功率区工作，可提高汽车的工作效率。
3.1 传动系传动比范围的确定[4]
max max max max
0.377i t F R n R
i T v η∗∗
≤≤
（7）式中，max n ∗
-为电机的最大转速，max i F -最
大爬坡度时的行驶阻力。求得4.58≤i ≤4.92。
取主减速比为4.88。
4 纯电动客车动力电池参数匹配及选型
动力电池的特性对纯电动客车的动力性能和续驶里程有很大的影响。
4.1 电池的选择
从保证整车的性能方面，整车的能量消耗和续驶里程要求进行考虑，本车选择磷酸铁锂电池作为动力电池。电池的标称电压为3.22V，电池组的电压为522V。
4.2 电池组容量的计算
电池的容量大小取决于续驶里程要求。
/1000ess ess ess W U C ε∗
∗= （8）式中，ess W -电池组的实际能量；C ∗-电
池的容量；ess
U ∗
-电池组的平均工作电压；ess ε-放电深度，一般取值为92%。
车辆以40km/h 匀速行驶443.4km 所需的能量计算式为：
/c c c c W P t
P S u == （9）式中，S-续驶里程；c u -车辆运行速度；
c P -车辆以40km/h 等速行驶所需的功率。
（10）
将相关
数据带入上
式可以得到c
W =143.7kWh。
为了保证电池组提供的能量满足汽车的使用要求，则需要满足ess W >c W 。求得：
C ∗>（143.7*1000/522）/90%=299.2kWh
本文确定电池组的相关参数如表4。
5 AVL-Cruise 模型与仿真
5.1 仿真模型的建立
根据客车的整车结构在软件中建立模型，将
零部件参数对应输入各个模块软件的工作区中，如图1所示，然后运行仿真任务。
图1 整车仿真模型
5.2 仿真结果分析5.2.1 最高车速仿真
图2 最高车速仿真
0如图2所示，整车最高车速为105km/h，满足设计要求。
5.2.2 加速性能仿真
图3 加速性能仿真
如图3所示，0-50km/h 加速时间为9.6S，满足设计要求。
5.2.3 最大爬坡度仿真
表
4 动力电池参数
名称
参数
名称
参数
电池类型
磷酸铁锂电池容量302AH 额定电压522V 电池数量162组合方式
串联
单体额定电压
3.22V
图4 最大爬坡度仿真
如图4所示，20km/h 车速对应最大爬坡度为15.64%，满足设计要求。
5.2.4 经济性能仿真
图5 满载40km/h 匀速电耗和续航里
程仿真
如图5所示，百公里电耗31.66kWh/100km，续驶里程为463.7km，满足设计要求。
仿真结果满足开发车型的性能指标要求。
6 结论
利用Cruise 软件建模和仿真结果显示匹配和选型后的动力系统满足开发车型的性能指标
要求。
参考文献：
[1]余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社，2009.
[2]左泽华，左娟.基于Cruise 的纯电动汽车匹配仿真分析[J].《汽车工程师》，2016（10）.[3]王少凯基于Cnuise 软件的纯电动城市客车的建模与仿真[J].客车技术与研究，2011（2）.[4]潘磊.纯电动汽车动力系统匹配及仿真优化研究[D].长安大学.2015.
作者简介
屈进勇： (1979.12—)，男，山东菏泽人，江苏电
子信息职业学院教师；南京理工大学硕士在读。研究方向：汽车设计、汽车维修。
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