电动轻卡电驱动系统关键指标和参数的选取与确定
1电动轻卡的车型选择
根据先进国家(地区)的经验,城镇化率每提高1个百分点将拉动消费增长约1.6个百分点,城市物流总量将实现稳定增长。
单位与居民物品物流以快递物流业务为主(占比96%),预计2021年将超过500亿件,对物流车总体需求量较大。
快递物流业务以城市快递物流为主,同时农村快递物流发展快速,阿里巴巴建成200余县运营中心,配送范围覆盖2800个区县,50万个村。快递物流业务快速增长,对适合于城市内部快递物流车辆的增长利好。物流市场中,轻卡和轻客分工协作趋势加快,城市物流以轻客为主,城郊物流以轻卡为主。
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图1 纯电动物流车(微面车型)
我国轻卡产品电动化启动较晚,目前市场处于起步阶段。预计2030年城市电动物流车比例达50%-80%。电动轻卡产品优先在快递运输、果蔬运输、小商品运输、搬家公司、冷链运输行业内进行推广使用:
1) 适用于快递物流中的城市/城郊物流,主要应用于二级分发点到三级分发点之间的配送。
2) 适用于大城市从集散地到各零售点(超市、小区、餐厅)的果蔬配送。
3) 适用于从城市小商品物流中心到小商品销售网点(便利店,超市)的运输。
4) 适用于城市内部的搬家运输。
5) 冷链市场需求增长迅速,对电动车存在需求。
另外,以快递为例进行分析,目前物流公司以蓝牌轻卡为主,中高端品牌,以轻载/标载为主,日均行驶里程多数集中在200km,行驶路线固定,路况较好,如果用纯电动轻卡能够较好满足其使用需求,电动轻卡与同级别燃油轻卡对比优势如下:
1) 传统燃油货车受城区限行等因素影响,配送效率低下,但是,未来更多城市放开对电动物流车的城区通行权或优先发放通行证。
2) 燃料成本方面,燃油车以12L/100km、7元/L计算,费用是84元/100km;纯电动轻卡以40度/100km、0.7元/度计算,费用是28元/100km。
本文拟就以物流公司需求量最大的电动轻卡为例,对电动物流车电驱动系统关键指标和参数的选取和确定做一个示范。
2 整车参数及设计指标
通过对国内市区内和高速路交通行走频度情况的统计结果,可以看到市区内交通多在15KM/H~40KM/H,堵车、蠕行频度较多,起步加速情况频度高,高速路上频度较高的车速集中在90KM/H~140KM/H,因我国高速公路限速120KM/H,故需要兼顾市区工况和高速工况的电动物流车极限车速达到120KM/H以上。
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图2 国内市区汽车行走频度统计图
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图3 国内高速路况汽车行走频度统计图
表1 整车参数列表
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表2 设计性能指标参数列表
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3.1 最大功率需求计算
根据整车参数列表和设计性能指标列表进行最大功率匹配计算:
Pm, max ≥max{Pmax,v , Pmax,a , Pmax,t}
3.1.1 最高车速功率:
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3.1.2 最大爬坡功率:
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3.1.3 急加速功率:
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3.2 最大驱动力需求计算
根据整车参数列表和设计性能指标列表进行最大驱动力匹配计算:
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3.3 驱动电机最大扭矩需求计算
电动轻卡有采用直驱电机加传统后桥的方案,这种方案无法兼顾较高的极限车速和较大爬坡能力的需求,动力系统也往往不能工作在高效区,表现在续航里程上就是偏短,本文按采用高速电机配电动汽车专用三速变速器3EAT加原车车桥的方案设计计算,本文中选择轻卡车型常用主减速比iR=4.875配3EAT一挡速比i1=3.915、二 速比i2=1.615、三挡速比i3=1.000的方案。
3.3.1计算最高车速时电机转速需求:
根据整车参数列表和设计性能指标列表进行最大功率匹配计算:
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3.3.2 计算最大爬坡时扭矩需求:
根据整车参数列表和设计性能指标列表进行最大功率匹配计算:
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4 关键指标和参数的选取与确定
据电动轻卡的整车参数和设计指标(参看表1、表2),将前述计算结果整理在表3中。
表3 电动轻卡电驱动系统关键指标和参数选取
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结合电动轻卡应用场景的分析和参考同类车型匹配经验数据,电动轻卡电驱动系统采用了一款专用的三速自动变速器3EAT,其参数及主减速器参数整理在表4中,并将驱动电机动力需求计算结果整理在表5中。
表4 三速变速器3EAT参数选取
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表5 电动轻卡驱动电机动力需求计算结果
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据前述驱动电机动力需求计算结果,结合现有驱动电机技术水平,综合考虑,将驱动电机动力性能需求参数整理在表6中。
表6 电动轻卡驱动电机动力的参数选择
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