電動輕卡電驅動系統關鍵指標和參數的選取與確定
根據先進國家(地區)的經驗,城鎮化率每提高1個百分點將拉動消費增長約1.6個百分點,城市物流總量將實現穩定增長。
單位與居民物品物流以快遞物流業務為主(占比96%),預計2021年將超過500億件,對物流車總體需求量較大。
快遞物流業務以城市快遞物流為主,同時農村快遞物流發展快速,阿里巴巴建成200余縣運營中心,配送范圍覆蓋2800個區縣,50萬個村。快遞物流業務快速增長,對適合于城市內部快遞物流車輛的增長利好。物流市場中,輕卡和輕客分工協作趨勢加快,城市物流以輕客為主,城郊物流以輕卡為主。
圖1 純電動物流車(微面車型)
我國輕卡產品電動化啟動較晚,目前市場處于起步階段。預計2030年城市電動物流車比例達50%-80%。電動輕卡產品優先在快遞運輸、果蔬運輸、小商品運輸、搬家公司、冷鏈運輸行業內進行推廣使用:
1) 適用于快遞物流中的城市/城郊物流,主要應用于二級分發點到三級分發點之間的配送。
2) 適用于大城市從集散地到各零售點(超市、小區、餐廳)的果蔬配送。
3) 適用于從城市小商品物流中心到小商品銷售網點(便利店,超市)的運輸。
4) 適用于城市內部的搬家運輸。
5) 冷鏈市場需求增長迅速,對電動車存在需求。
另外,以快遞為例進行分析,目前物流公司以藍牌輕卡為主,中高端品牌,以輕載/標載為主,日均行駛里程多數集中在200km,行駛路線固定,路況較好,如果用純電動輕卡能夠較好滿足其使用需求,電動輕卡與同級別燃油輕卡對比優勢如下:
1) 傳統燃油貨車受城區限行等因素影響,配送效率低下,但是,未來更多城市放開對電動物流車的城區通行權或優先發放通行證。
2) 燃料成本方面,燃油車以12L/100km、7元/L計算,費用是84元/100km;純電動輕卡以40度/100km、0.7元/度計算,費用是28元/100km。
本文擬就以物流公司需求量最大的電動輕卡為例,對電動物流車電驅動系統關鍵指標和參數的選取和確定做一個示范。
2 整車參數及設計指標
通過對國內市區內和高速路交通行走頻度情況的統計結果,可以看到市區內交通多在15KM/H~40KM/H,堵車、蠕行頻度較多,起步加速情況頻度高,高速路上頻度較高的車速集中在90KM/H~140KM/H,因我國高速公路限速120KM/H,故需要兼顧市區工況和高速工況的電動物流車極限車速達到120KM/H以上。
圖2 國內市區汽車行走頻度統計圖
圖3 國內高速路況汽車行走頻度統計圖
表1 整車參數列表
表2 設計性能指標參數列表
3.1 最大功率需求計算
根據整車參數列表和設計性能指標列表進行最大功率匹配計算:
Pm, max ≥max{Pmax,v , Pmax,a , Pmax,t}
3.1.1 最高車速功率:
3.1.2 最大爬坡功率:
3.1.3 急加速功率:
3.2 最大驅動力需求計算
根據整車參數列表和設計性能指標列表進行最大驅動力匹配計算:
3.3 驅動電機最大扭矩需求計算
電動輕卡有采用直驅電機加傳統后橋的方案,這種方案無法兼顧較高的極限車速和較大爬坡能力的需求,動力系統也往往不能工作在高效區,表現在續航里程上就是偏短,本文按采用高速電機配電動汽車專用三速變速器3EAT加原車車橋的方案設計計算,本文中選擇輕卡車型常用主減速比iR=4.875配3EAT一擋速比i1=3.915、二 速比i2=1.615、三擋速比i3=1.000的方案。
3.3.1計算最高車速時電機轉速需求:
根據整車參數列表和設計性能指標列表進行最大功率匹配計算:
3.3.2 計算最大爬坡時扭矩需求:
根據整車參數列表和設計性能指標列表進行最大功率匹配計算:
4 關鍵指標和參數的選取與確定
據電動輕卡的整車參數和設計指標(參看表1、表2),將前述計算結果整理在表3中。
表3 電動輕卡電驅動系統關鍵指標和參數選取
結合電動輕卡應用場景的分析和參考同類車型匹配經驗數據,電動輕卡電驅動系統采用了一款專用的三速自動變速器3EAT,其參數及主減速器參數整理在表4中,并將驅動電機動力需求計算結果整理在表5中。
表4 三速變速器3EAT參數選取
表5 電動輕卡驅動電機動力需求計算結果
據前述驅動電機動力需求計算結果,結合現有驅動電機技術水平,綜合考慮,將驅動電機動力性能需求參數整理在表6中。
表6 電動輕卡驅動電機動力的參數選擇
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