【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及節(jié)能環(huán)保要求不斷加嚴(yán)，電動(dòng)汽車技術(shù)備受關(guān)注。但電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程有限、充電不方便等問題成為痛點(diǎn)。文章通過動(dòng)力系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)選型梳理增程式電動(dòng)汽車開發(fā)流程，為今后增程式電動(dòng)汽車應(yīng)用研究提供可借鑒方法。

【關(guān)鍵詞】增程器；發(fā)動(dòng)機(jī)；發(fā)電機(jī)；選型；工作場景；匹配

中圖分類號(hào)：U469.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-8639（ 2024 ）10-0013-03

Key Parameter Selection of Power System for Extended Range Electric Vehicles

CHEN Xingwang，LIU Yajing，CHEN Guoqiang，LIANG Feng，QUAN Yonggen

（China FAW Group Co.，Ltd.，Changchun 130000，China）

【Abstract】With the development of science and technology and the increasing requirements for energy conservation and environmental protection，electric vehicle technology has attracted much attention. However，the limited range and inconvenient charging of electric vehicles have become pain points.. This article outlines the development process of range extender electric vehicles through the selection of key parameters in the power system，providing a reference method for future research on the application of range extender electric vehicles.

【Key words】range-extender；engine；alternator；model selection；work scenario；mate

作者簡介

陳興旺（1980—），男，碩士，正高級(jí)工程師，主要從事整車動(dòng)力總成及電驅(qū)系統(tǒng)集成匹配工作。

1 前言

近年來，隨著人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)不斷提升，電動(dòng)汽車成為了備受推崇的一種交通方式。但電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程有限、充電不方便等問題成為痛點(diǎn)。增程式電動(dòng)汽車通過增程器增加了汽車純電續(xù)駛里程，解決了用戶里程焦慮和充電便利性問題，增程式電動(dòng)汽車作為純電動(dòng)汽車的過渡車型具有一定市場前景。

本文針對(duì)增程式電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算、減速器速比選擇、動(dòng)力電池參數(shù)計(jì)算、增程器匹配等方面進(jìn)行研究，以期在滿足整車動(dòng)力性、續(xù)駛里程的前提下提高整車燃油經(jīng)濟(jì)性，減少開發(fā)周期反復(fù)和成本浪費(fèi)。增程式電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)整車布置如圖1所示。

本文研究的是一款在純電動(dòng)平臺(tái)基礎(chǔ)上匹配增程系統(tǒng)、電驅(qū)系統(tǒng)、動(dòng)力電池等系統(tǒng)的增程電動(dòng)汽車，整車參數(shù)見表1，整車動(dòng)力性指標(biāo)要求見表2。

2 電驅(qū)系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算

為滿足車輛的動(dòng)力性需求（最高車速、百公里加速、最大爬坡度、巡航車速），進(jìn)行電驅(qū)系統(tǒng)功率估算，其中最高車速、坡道巡航直接由驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定功率決定。百公里加速和最大爬坡度由驅(qū)動(dòng)電機(jī)的峰值功率決定。

2.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率計(jì)算

2.1.1 最高車速工況計(jì)算電機(jī)功率

2.1.2 高速巡航工況計(jì)算電機(jī)額定功率

2.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值功率計(jì)算

2.2.1 最大爬坡度工況電機(jī)需求功率

2.2.2 零至百公里工況電機(jī)需求功率

2.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值轉(zhuǎn)速計(jì)算

本文中設(shè)計(jì)的電動(dòng)汽車主要行駛在市區(qū)道路上，通過統(tǒng)計(jì)一般市區(qū)電動(dòng)汽車車速區(qū)間為30～40km/h，相應(yīng)電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速區(qū)間為4000～6100r/min，所以依據(jù)電機(jī)的高速高效區(qū)與車輛的車速高頻區(qū)相重合的原則，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速設(shè)定為6000r/min；根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的峰值轉(zhuǎn)速=額定轉(zhuǎn)速×3，計(jì)算驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值轉(zhuǎn)速為18000r/min。

2.4 驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩和峰值轉(zhuǎn)矩計(jì)算

2.5 減速器速比計(jì)算

2.5.1 最大速比計(jì)算

2.5.2 最小速比計(jì)算

2.6 電驅(qū)系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)選型

結(jié)合計(jì)算獲得電機(jī)系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)和供應(yīng)商現(xiàn)有電機(jī)產(chǎn)品，選擇最為合適的電機(jī)，其參數(shù)見表3。

3 動(dòng)力電池參數(shù)計(jì)算

3.1 動(dòng)力電池電壓計(jì)算

3.2 動(dòng)力電池電量計(jì)算

4 增程器參數(shù)計(jì)算

當(dāng)電池電量低于一定閾值時(shí)（一般為30%），增程器（內(nèi)燃機(jī)+發(fā)電機(jī)）開始工作，直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，然后電機(jī)再驅(qū)動(dòng)車輪，此時(shí)動(dòng)力來自于增程器。在增程器18種應(yīng)用場景（表4）中饋電爬坡、饋電超車、饋電高速巡航工況對(duì)增程器能力上限要求最為嚴(yán)苛，其中饋電爬坡、饋電超車多為短時(shí)間需求，可通過短時(shí)間犧牲NVH性能保證安全性，饋電高速巡航為長時(shí)間行駛需求，必須同時(shí)兼顧NVH性能，因此增程器需要滿足饋電高速巡航工況下整車功率需求。

4.1 發(fā)電機(jī)參數(shù)計(jì)算

4.1.1 發(fā)電機(jī)功率計(jì)算

根據(jù)中國高速公路現(xiàn)狀，增程器需要滿足饋電120km/h、3%坡度高速巡航工況下驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率需求，按照公式（13）計(jì)算增程器需求發(fā)電功率為47kW。

4.1.2 發(fā)電機(jī)選型

根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，一般直連發(fā)電機(jī)效率為0.908～0.936，帶增速器發(fā)電機(jī)效率為0.886～0.920（增速器效率按97.5%計(jì)算），通過與國內(nèi)某款增壓機(jī)型匹配，從圖2可知即使采用高轉(zhuǎn)速增速發(fā)電機(jī)，其發(fā)電效率也低于直連方案，并且增速器成本需要增加800元，從效率匹配及成本兩個(gè)方面因素考慮，采用發(fā)電機(jī)直連方案。

4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)計(jì)算

5 結(jié)論

本文通過增程式電動(dòng)車動(dòng)力系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算、選型，鎖定動(dòng)力系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)，總結(jié)動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。此外，在開發(fā)過程中梳理了增程式電動(dòng)汽車開發(fā)流程，為國內(nèi)增程車型企業(yè)提供借鑒，推進(jìn)增程技術(shù)在汽車的應(yīng)用，加速我國汽車新能源戰(zhàn)略發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱贊，鄧遠(yuǎn)海，官維. 燃?xì)庠龀淌交靹?dòng)車加載策略對(duì)NOx排放影響[J]. 內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)，2021，39（5）：439-444.

[2] 李彥晶，李萬敏，朱有地. 增程式電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配與仿真[J]. 現(xiàn)代機(jī)械，2023（4）：16-20.

[3] 任崇嶺，劉慧軍. 基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃插電式并聯(lián)混合動(dòng)力汽車能量管理控制策略的研究[J]. 合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2021，44（9）：1157-1164.

[4] 安洪雨. 純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配選擇及計(jì)算仿真[J]. 現(xiàn)代工程制造技術(shù)，內(nèi)燃機(jī)與配件，2019，（21）：19-22.

（編輯 楊凱麟）