張保國(guó)，時(shí)振濤

（河南少林客車(chē)股份有限公司，河南 鄭州 450100）

電動(dòng)空壓機(jī)系統(tǒng)，全稱為電動(dòng)空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)。它包含了電動(dòng)空氣壓縮機(jī) （簡(jiǎn)稱電動(dòng)空壓機(jī)）及其控制器等部件，是純電動(dòng)客車(chē)必不可少的關(guān)鍵零部件之一。電動(dòng)空壓機(jī)的作用是為純電動(dòng)車(chē)輛的制動(dòng)、門(mén)控等提供氣源。電動(dòng)空壓機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，直接影響車(chē)輛的安全性能，同時(shí)還會(huì)涉及車(chē)輛的能耗和舒適性。因此，其在設(shè)計(jì)時(shí)需要合理匹配。純電動(dòng)城市客車(chē)的電動(dòng)空壓機(jī)是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)空壓機(jī)間歇工作，作為整車(chē)的核心部件，空壓機(jī)的性能優(yōu)劣直接關(guān)系著機(jī)組的能耗、噪聲、可靠性和安裝靈活等，同時(shí)關(guān)系著制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性更涉及整車(chē)的安全性，因此空壓機(jī)的匹配計(jì)算是非常重要的。本文以我司某8米純電動(dòng)城市客車(chē)為例，介紹電動(dòng)空壓機(jī)的匹配計(jì)算。

1 電動(dòng)空壓機(jī)的匹配計(jì)算

1.1 壓力的匹配計(jì)算

空壓機(jī)的工作壓力應(yīng)大于儲(chǔ)氣筒的氣壓上限，選型原則是用氣端所需要的工作壓力，加上1-2 bar的余量，再選擇空壓機(jī)的壓力 （該余量是考慮從空壓機(jī)安裝地點(diǎn)到實(shí)際用氣端管路距離的壓力損失，壓力損失主要受到管路通徑大小、轉(zhuǎn)彎點(diǎn)多少及長(zhǎng)度影響，管路通徑越大且轉(zhuǎn)彎點(diǎn)越少，則壓力損失越小，反之，則壓力損失就越大。因此，當(dāng)空壓機(jī)與各用氣端管路之間距離太遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)放大主管路的通徑。如果環(huán)境條件符合空壓機(jī)的安裝要求且工況允許的話，可在用氣端就近安裝）。我司底盤(pán)上所用的儲(chǔ)氣罐壓力為10 bar，因此我司8 m純電動(dòng)城市客車(chē)需要空壓機(jī)的供氣壓力為11～12 bar。

1.2 容積流量的選型

容積流量的選型原則是所有的用氣設(shè)備的容積流量之和，把流量之和的總數(shù)乘以1.2（即放大20%余量）。

容積流量與供氣容積、供氣壓力相關(guān)，供氣壓力上面已經(jīng)確認(rèn)過(guò)，供氣容積為罐體容積與管路容積之和，即V總=V罐+V管路，根據(jù)參數(shù)得出，V罐=120 L，V管路=0.9 L，V總=120.9 L。

根據(jù)流量計(jì)算公式：Q流量=（P×V／T）×120%，其中T（min）為充罐時(shí)間，P（Bar）為充罐壓力，V （m3）為罐容積，Q流量（m3／min） 為壓縮機(jī)流量。

1）當(dāng)要求3 min充到氣罐65%時(shí)：

Q流量=（P×V／T）×120%=6.5（bar）×0.1209（m3）×1.2／3（min）=0.314 m3／min

2）當(dāng)要求6 min充滿氣罐時(shí)：

Q流量=（P×V／T）×120%=10（bar）×0.1209（m3）×1.2／6（min）=0.242 m3／min

由以上計(jì)算可得，我司8 m純電動(dòng)城市客車(chē)需求空壓機(jī)排氣量約為0.314 m3／min。

1.3 電機(jī)功率的選型

電機(jī)功率的選型是在滿足工作壓力和容積流量的條件下，供電容量能滿足所匹配驅(qū)動(dòng)電機(jī)的使用功率即可，根據(jù)文獻(xiàn)［1］的推薦，對(duì)于排氣量為0.314 m3／min的空壓機(jī)，一般選用額定功率為2.2 kW的電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，即需求的Ge≈2.2 kW。同時(shí)考慮空壓機(jī)的最高壓力 （1.2 MPa）與常用輸出壓力 （1.0 MPa） 的比值 （電機(jī)峰值功率選定Gemax≈Ge×1.2／1.0），電機(jī)峰值功率選定Gemax≈4.4 kW。

1.4 電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算

電機(jī)的轉(zhuǎn)速需要與空壓機(jī)打氣的轉(zhuǎn)速同步協(xié)調(diào)，同時(shí)根據(jù)電機(jī)本身的特性來(lái)確認(rèn)。

根據(jù)電機(jī)設(shè)計(jì)原理［2］，其轉(zhuǎn)速n為：n=60f／p（1-s）。式中f為電源頻率；p為電機(jī)極對(duì)數(shù)；s為轉(zhuǎn)差率。

電動(dòng)空壓機(jī)常用的電機(jī)為三相永磁同步電機(jī)，頻率多數(shù)為150 Hz定頻電機(jī)，極對(duì)數(shù)為3對(duì)極或6對(duì)極，永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)差率為0。將公式代入計(jì)算：三相永磁同步電機(jī)極對(duì)數(shù)為6極時(shí)，轉(zhuǎn)速最低為1 500 r／min；三相永磁同步電機(jī)極對(duì)數(shù)為3極時(shí)，最高轉(zhuǎn)速為3 000 r／min。將空壓機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)為1500～3 000 r／min，又因轉(zhuǎn)速過(guò)低容易導(dǎo)致負(fù)載率不足而引起機(jī)油變質(zhì)，因此將空壓機(jī)轉(zhuǎn)速定為3 000 r／min。

1.5 電機(jī)額定電壓

電機(jī)額定電壓根據(jù)整車(chē)動(dòng)力電池額定總電壓來(lái)確定，目前純電動(dòng)客車(chē)一般有兩個(gè)電壓平臺(tái)，分別為DC380V和DC540V，當(dāng)動(dòng)力電池的額定總電壓為DC540V左右時(shí)電機(jī)的額定電壓定為DC380V，當(dāng)動(dòng)力電池的額定總電壓為DC380V時(shí)電機(jī)的額定電壓定為DC220V。我司某8米純電動(dòng)城市客車(chē)動(dòng)力電池總電壓為540 V，因此電機(jī)額定電壓定為380 V。

2 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了我公司8 m純電動(dòng)城市客車(chē)的電動(dòng)空壓機(jī)匹配計(jì)算，根據(jù)用氣端所需要的工作壓力確定空壓機(jī)壓力，根據(jù)所有的用氣設(shè)備的容積流量和需求壓力確定空壓機(jī)的流量、電機(jī)功率及轉(zhuǎn)速等參數(shù)，可供大家參考。