•机械研究与应用 • 2020年第6期
（第33卷，总第170期）
研究与试验
doi ： 10.16576/jki. 1007-4414.2020.06.018
万长东\汪洋洋\徐兆磊、王力军2
(1.苏州市职业大学机电工程学院，江苏苏州215104; 2.葫芦岛客运有限公司，辽宁葫芦岛125000)汽车电脑维修
摘要：电动观光车节能环保，通过对市场纯电动观光车动力性参数调研，进行了某款电动观光车的基本参数确定， 并提出了性能指标，进而开展动力系统参数匹配计算结合整车动力学方程，采用理论计算的方法对减速器、驱动电 机、动力源等进行了参数匹配。最后验算其最高车速、最大爬坡度，续航里程等，结果显示动力学参数满足预期性能指 标，对产品后续设计开发具有重要的指导意义。关键词：纯电动观光车；动力系统；参数匹配；动力性中图分类号：U469.72
文献标志码：A
文章编号：1007-4414(2020)06-0067-04
Parameter Matching Design of Electric Sightseeing Vehicle Power System W A N Chang-dong1 , W A N G Yang-yang1 , X U Zhao-l e i 1 , W A N G Li-jun~
(1. School of Mechanical and Electrical Engineering t Suzhou Vocational University, Suzhou Jiangsu 215104, China ；
2.Huludao Passenger Transport Co ., Ltd , Huhidao Liaoning 125000，China)
A bstract ： The electric sightseeing vehicles are energy efficient and environmental protective. Through investigation of the power parameters of pure electric sightseeing vehicles in the market, the basit* parameters of an electric sightseeing vehicle are determined ,the performan(；e indicators are put forward, and then the parameters matching calculation of the power system is car- ried out. Combining with the dynamics equation of the whole vehicle, the parameters of reducer, driving motor and power source are matched by theoretical cal(*ulation. Finally, the maximum speed, maximum climbing slope and range of the vehicle are checked; the results show that the dynamic parameters meet the expected performance indexes, and the study has important guiding significance for the follow-up design and development of products.
Key w ords ： pure electric sightseeing vehicle ； power system ； parameter matching ； power performance
0引言
中国旅游业的发展将成为国家经济的重要发展 项目，电动旅游汽车将在产品现代化和市场发展方面 都有更大的发展空间。电动观光车有环保无排放，噪 音低，操作要求低等特点，使用的范围越来越广。观 光车作为适应这一市场需求的特殊车辆产品，已经以 非常快的速度出现在风景区，步行街，休闲度假村，大 学校园，疗养院，游乐场，体育场馆包括市容监察车等 场合。
为了满足某纯电动观光车的整车基本参数和性 能指标要求，对动力系统的核心部件进行了计算匹 配，以满足其动力性要求。
1市场现有车型动力性比较分析
电动观光车的价格都比较便宜，普遍价格在4万
左右。经过市场调研，对车型数据进行整理，从表1 可以了解到一般相似车型动力参数，电机的额定功率
一般都在3〜5 k W ，续驶里程一般都在100 k m 以下，最大爬坡度都在20%~25%之间，最高车速一般也都 在 20 ~40 km/h 之间。
收稿日期：2020-11-11
基金项目：江苏髙校哲学社会科学研究项目：面向校企深度合作的新能源汽车产业应用型人才培养途径研究（编号:2020SMI456)作者简介：万长东（1978-)，男，辽宁铁岭人，副教授/高级T.程师，硕士研究生，主要从事新能源汽车结构设计与分析方面的科研丁.作,，
.67 •
表1不同车型性能参数比较分析
车型参数
A B C 额定乘员（人）222(长X 宽X 高）
2 35〇xl 180
2 35〇xl 160 2 600x1 180m m
xl 890
xl 900
xl 900
最大行驶速度
(km/h)
252530续行里程（km)706080-100转弯半径（m)3 3.7 3.9最大爬坡度(％)202025电池/AH/48 V 140140170电机功率/kW 335充电时间/h
8~10
8~10
8~10
2基本参数和性能指标 2.1
整车基本参数
采用的纯电动汽车的动力系统主要为包括动力
电池、驱动电机、减速器、差速器等。纯电动观光车的 整车参数如表2所列。
研究与试验2020年第6期（第33卷，总第n〇期）•机械研究与应用•表2电动观光车基本参数
整车参数名称参数值
长x宽x高/mm 2 304x1 150x1780
整备质量/kg380
前后轮距/mm870/980
满载质t t/kg680
座位数2
轴距/mm1640
最小离地间隙/m m248
轮胎半径/mm228
迎风面积/m2 1.55
风阻系数0.4
滚动阻力系数0.009
旋转质量换算系数1
总机械传统效率/%93
(1)旋转质量换算系数，因为没有重量大飞轮和
变速箱，其它旋转部件可忽略，所以质量换算系数约
等于1。
(2)迎风面积，是指汽车主视面的投影面积，根
据经验公式有：
4 =前轮距x整车迎风高度=丨.55
(3)滚动阻力系数和轮胎气压和车速有关。轮
胎气压越低，阻力系数越大，车速越高，阻力系数也越
大。根据经验公式有：
/= 0.007 6+0.000 056x车速= 0.009
2.2预期性能指标
本车型主要应用在各大高尔夫球场，高尔夫球洞
因地形变化而出现不等的距离，根据对几款相近车型
的比较分析，以及景区对车速的要求，确定车辆性能
指标如表3所示。
表3电动观光车的性能指标
性能指标项目指标参数
金刚二代最高车速/(km/h)35
最大爬坡度/%30
常规车速/(km/h)20
续航里程/km80
3动力系统参数匹配
3.1车辆动力方程分析
电动车驱动电机动力性能匹配至关重要，驱动电
机的性能参数比较多，对电机额定功率、峰值功率、额
定扭矩、峰值扭矩重要参数进行了匹配计算：
(1)电机额定功率（P…)
以最高车速确定驱动电机的额定功率：
P.. &
Mgf
t j '3 600
C0A
76~140U)(1)
根据公式（1)，代入表1的车辆性能参数，最终求得:
P…^l k W
其中为电机的额定功率，为传动系的 效率;M为车的满载质量，kg;/为滚动摩擦系数；C,，为风阻系数;4为车的迎风面积，m2;V_为车辆的最 高速度，km/h。
(2)峰值功率：
①车辆以10 km/h的车速匀速爬最大坡度时计算峰值功率:
V,
3 600 * 7；
(Mgf+ MgtmM +
21.15
(2)
根据公式（2)，求得:
P max>6.16 k W
其中代表最大爬坡度，其余各式与式（1)相
②车辆以5 km/h的车速匀速爬最大坡度时计 算峰值功率。
四平市驾驶证查询3 600 * 7；
Cv*AV a2
21.15
(3)
根据公式，求得尸,_>3.08 k W。
综合成本及电机工艺的原因，把电动车最大爬坡 速度定为5 km/h，则：
P隨>3.08 k W
③额定转矩
根据车辆在水平路面上行驶最高车速来确定额 定转矩
T…
Mgf+
多^---------
21.15 y
V
(4)式中:r代表车轮的滚动半径，其余符号与上式相同。
根据公式(4)，求得：
7；彡23_5 N • m
④峰值转矩
车辆以5 km/h的车速匀速爬最大坡度时：'
C… * /4 * V2T U W+ + 2115 -) * -⑶
根据公式(5)，求得：
U505 N . m
3.2驱动电机的选型
转速分类如表4所列。
表4永磁同步电动机转速分类/(r/min>低速中速高速
6 000 6 000-1000010 000
.68 .
•机械研究与应用• 2020年第6期（第33卷，总第170期)研究与试验
由表5可知，同时考虑到制造丁艺比较复杂，轴 承的承载能力，中速电和高速电机的成本比较高。对 于电动观光车而言，由于车辆的成本比比较低，也不 需要太高的车速需求，所以更适合使用低速电机。综 合分析，最终选择低速永磁同步电机。
表5电机参数
电机类型永磁同步电机
额定功率/峰值功率 3 000/6 000
额定转矩/峰值转矩/(N• m) 7/40
质量/kg26.5
效率/%89.70
车辆行驶的常规车速来确定电机的额定转速:
式中“为减速器传动比;r为车轮半径。
代人数据计算可得969 r/min
车辆行驶的最高车速来确定电机的峰值转速：式中:i m i…为最小传动比；为电机最大转速；《',■^为最大传动比;/_为最大行驶阻力；为电机输出最 大扭矩。
最终确定传动比在丨2矣i矣15之间。
通过一些市场调研及文献整理统计，同时对比了 市场上相近的电动观光车A、B、C车型减速比，如表 4。本车型各项数据和A电动车很相似，并参照减速 器公司产品报价及参数，所以将电动车的减速比取值 12.16。
奥迪a6降价25万3.4车用电池的匹配
在匹配的动力电池的时候，不仅需要根据性能要 求计算所需电池的数量和放电容量，对电池的各项性 能的选择和评估也很重要。此车型选用的铅酸电池 作为动力电池。
(1)匹配电动观光车的电压等级
电动汽车常用电压等级如表7所列。
青龙高速表7电动汽车常用电压等级/V
0.377r
(7)
代人数据计算可得&5 195 r/min
最终选定额定转速3 000 r/min，峰值转速6 000 r/m i n的低速电机。
因为电机存在过载系数，一般取值2~3，则最终选定电机为额定功率2.2 k W，峰值功率4 k W；电机额_9 549 * Pe23.5
定转矩 7^=---------=6.34 N • m>----N • m。
i
综上所述，最终选型为某电机有限公司生产的低 速永磁同步电机。电机的具体参数如表6所列。
表6市场常见两座观光车减速比
参考车型A B C
传动比12.7612.4912.31
3.3减速器速比的确定
在驱动系统中，装置减速器以实现减速增扭，符 合电动汽车行驶速度和驱动力的要求，电动机最高转速于额定转速之间满足最大转速与额定转速之比 大于2.5，因车速变化范围不大，同时考虑整车重量和 空间，采用固定传动比减速器。
依据电动汽车运行达到最大车速来确定最小传 动比，依据爬坡度来确定最大传动比。
电动汽车类型参考电压等级常用电压
微型电动车48-6048-60
电动观光车48 〜22060 72 120
电动轿车150-450180 220 300 400
在输出功率相同的情况下，输出的电流越小，电器元件使用的电流就越小，连接更方便，而且线路损 耗更小，但是较高的电压等级对控制器的要求也很 高，成本也越高，反之则相反。由表可知，常用的电动 观光车的电压的等级分为60,72,120，考虑到线路损 耗和成本问题，本车型采用72 V的电压等级。
(2)匹配单体电池个数
本车型的电压等级为72 V，选用的电池为铅酸 电池，铅酸电池的单体标准电压为2 V，则需要单体 电池个数为36个。则本车型采用36个铅酸电池单 体串联的方式组成电池组。
(3)计算电池额定容量
根据本车型20 km/h等速行驶80 k m的要求来计算电池额定容量。以20 km/h匀速行驶时的阻力 功率为：
P, =^rz(MSf+Cl)AV'
3 60021.15
(10)
计算可得P v=0.44 k W
匀速行驶80 k m电机控制器所需输出的电能为:
0.377m.. I
/m a x r (8)
百湖团购网(9)
W=
S *P v
vVm V
式中:r?m为电池和控制器的总效率，取0.8。
计算可得，=2.37 kW •h
(11)
• 69 •
研究与试验2020年第6期（第33卷，总第170期）•机械研究与应用•
动力电池额定容量计算式为:
式中j为铅酸电池的放电深度取80%;%，表示蓄电 池的放电效率，取0.9。
计算可得045.72 A . h
综合以上分析，考虑到车上的其他用电设备，本 车型采用某电源设备有限公司生产的电池，额定容量 为50 A _h。电池箱采用36个单体电池串联而成，单体质量3 kg。
4动力参数的验算
(1)最高车速的验证坡度33%，续航里程130 k m。
5总结
以汽车动力学方程为基础，结合供应商技术工艺 条件等，对电动车动力系统的指标进行了K配计算，最终确定了电机、减速器参数及动力电池参数。结果 显示动力系统匹配各项指标均满足要求。
最高车速达到40.3 km/h，满足了最高车速35 km/h的技术指标；爬坡度达到33%，满足了爬坡度 30%的技术指标；续航里程达到130 k m，满足了 80 k m的技术指标；上述电动车动力性及经济性均满足 设计要求，其对纯电动汽车的后续开发具有重要的指 导意义。
〇.377«m a x
l
(13) 参考文献：代人公式计算，可得匕…= 40.3 km/h，符合要求。
(2)爬坡性能验证
*1'■*V40 * 12.79 *0.93
(14)
r0.228
c dv2a0.4 * 1.55 * V a2
(15)
~ 21.15 "21.15
D =/t(16)
G
tan sin'(D -f j\ +f2+ D2
(17)
爬坡速度定为5 km/h，计算可得i= 0.33，符合要求。[1]韦超毅，许哲，黄大明，等.基于MATLAB App Designer的电动
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[8]李春晓.电动汽车动力参数匹配及整车控制策略研究[丨桂
(3)续航里程验算：
U*C
S=v*t = v-(18) P v * 1000
计算可得,S= 130 k m，符合要求。
电动汽车动力指标值为最高车速40.3 km/h，爬
林：广西大学，2019.
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(上接第66页）
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