纯电重型商用车四电机系统动力性及经济性研究

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.01.008

摘要/Abstract

摘要：

为研究集中式中心驱动四电机-4AMT变速器系统应用在纯电重型商用车上的动力性及经济性，根据整车动力学原理，基于相同车辆配置，建立了配备集中式中心驱动四电机-4AMT变速器系统和单电机-6AMT变速器系统的整车动力学模型，设置不同的电机、变速器、换挡点、工作电机数量等参数，并根据动力性及经济性工况，仿真得到动力性及经济性结果，再进行试验验证。结果表明，集中式中心驱动四电机-4AMT变速器系统的动力性及经济性优势明显。

关键词: 单电机-6AMT变速器系统, 集中式中心驱动四电机-4AMT变速器系统, 动力性, 经济性, 纯电重型商用车

Abstract:

In order to study the power performance and economy of the pure electric heavy-duty commercial vehicles applied with the centralized central drive four motor-4AMT transmission system， according to the vehicle dynamics principle， based on the same vehicle configuration， the vehicle dynamics model with the centralized central drive four motor-4AMT transmission system and the single motor-6AMT transmission system respectively is established firstly. Secondly， different parameters such as motors， gearbox， shift points and numbers of working motors are set. Then， according to the dynamic and economic test cycles， the dynamic and economic results are obtained from simulation and verified by the tests. The results show that the centralized central drive four motor-4AMT transmission system has obvious advantages in power and economy performance.

Key words: single motor-6AMT transmission system, centralized drive four motor-4AMT transmission system, power performance, economy, pure electric heavy-duty commercial vehicle

黄文凯,程辉军,储爱华. 纯电重型商用车四电机系统动力性及经济性研究[J]. 汽车工程, 2023, 45(1): 70-76.

Wenkai Huang,Huijun Cheng,Aihua Chu. Study on Power Performance and Economy of Four Motor System of Pure Electric Heavy-Duty Commercial Vehicle[J]. Automotive Engineering, 2023, 45(1): 70-76.

图/表 19

表1

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参考文献 13

1	中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.电动汽车动力性能试验方法： GB/T 18385—2021［S］. 2021.
	General Administration of Quality Supervision， Inspection and Quarantine of the People's Republic of China. Electric vehicles—power performance—test method： GB/T 18385—2021［S］. 2021.
2	中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. 电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法： GB/T 18386—2017 ［S］. 2017.
	General Administration of Quality Supervision， Inspection and Quarantine of the People's Republic of China. Electric vehicles—energy consumption and range—test procedures： GB/T 18385—2017 ［S］. 2017.
3	余志生. 汽车理论［M］. 北京：机械工业出版社，2007.
	YU Zhisheng. Automobile theory［M］. Beijing： Mechanical Industry Press， 2007.
4	崔胜民. 新能源汽车技术解析［M］. 北京：化学工业出版社，2017.
	CUI Shengmin. New energy vehicle technology analysis ［M］. Beijing： Chemical Industry Press， 2017.
5	尹燕莉，张刘锋，周亚伟，等. 基于Q学习的纯电动重型商用车智能换挡控制策略研究［J］. 重庆理工大学学报（自然科学），2021，35（ 9）： 73-82.
	YIN Yanli，ZHANG Liufeng，ZHOU Yawei，et al. Study on intelligent shift control strategy for pure electric heavy vehicle based on Q learning ［J］. Journal of Chongqing University of Technology（ Natural Science），2021，35（9）： 73-82.
6	SHEN Wenchen，YU Huilong，HU Yuhui，et al. Optimization of shift schedule for hybrid electric vehicle with automated manual transmission［J］. Energies，2016，9 （3）：220.
7	CHEN Syuanyi，WU Chienhsun，HUNG Yihsuan，et al. Optimal strategies of energy management integrated with transmission control for a hybrid electric vehicle using dynamic particle swarm optimization［J］. Energy，2018， 160（1）： 154-170.
8	HOU Rui，ZHANG Junzhi，LIN Cheng. New approach of comprehensive shift schedule based on electric drive automated mechanical transmission［J］. Energy Procedia， 2016，88： 945-949.
9	CIKANEK S R， BAILEY K E. Regenerative braking system for a hybrid electric vehicle［C］. Proceedings of the American Control Conference. IEEE，2002： 3129-3134.
10	KHALED I，ALEXANDRE D B，ZOUBIR K，et al. Comparison between two braking control methods integrating energy recovery for a two-wheel front driven electric vehicle［J］. Energy Conversion and Management，2016， 122（5）： 330 -343.
11	ZHAO Zhiguo，ZHOU Liangjie，ZHANG Qiang，et al. Distributed and self-adaptive vehicle speed estimation in the composite braking case for four-wheel drive hybrid electric car ［J］. Vehicle System Dynamics， 2017， 55（ 5）： 60-71.
12	中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. 纯电动货车技术条件： GB/T 34585—2017 ［S］. 2017.
	General Administration of Quality Supervision， Inspection and Quarantine of the People's Republic of China. Battery electric goods vehicles—specifications： GB/T 34585—2017 ［S］. 2017.
13	中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. 重型商用车燃料消耗量测量方法： GB/T 27840—2011 ［S］. 2011.
	General Administration of Quality Supervision， Inspection and Quarantine of the People's Republic of China. Fuel consumption test methods for heavy-duty commercial vehicles： GB/T 27840—2011 ［S］. 2011.

项目	指标	单位
动力性	0-80 km/h 满载加速时间	s
	60-80 km/h 满载超车加速时间	s
	满载持续最大车速	km/h
	4% 爬坡车速	km/h
	12% 爬坡车速	km/h
	满载最大爬坡度	%
经济性	C-WTVC满载百公里综合能耗	kW·h
	C-WTVC半载百公里综合能耗	kW·h
	C-WTVC空载百公里综合能耗	kW·h

整备质量/kg	25 000
满载质量/kg	55 000
半载质量/kg	33 000
轮胎半径/mm	527
整车阻力	F=2552.3+6.6083v+0.4014v²
主减速比	4.11

项目	单电机	多电机（1/4）	多电机（4/4）
类型	永磁同步电机	永磁同步电机
功率	峰值360 kW	峰值150 kW	峰值600 kW
转矩	峰值2 800 N·m	峰值300 N·m	峰值4 800 N·m
最大转速	4 000 r/min	14 000 r/min	3 500 r/min
质量	240 kg	35 kg	140 kg

性能指标	目标值	单电机方案	四电机方案
0-80 km/h起步加速时间（满载）/s	≤60	58.6	46.9
60-80 km/h超越加速时间（满载）/s	≤25	23.4	18.7
满载持续最高车速/（km·h^-1）	≥100	115.7	122.0
4%爬坡车速/（km·h^-1）	≥30	37.4	44.9
12%爬坡车速/（km·h^-1）	≥10	13.8	16.6
最大爬坡度（满载）/%	≥27	31.3	32.5

性能指标	目标值	单电机方案	四电机方案
C-WTVC百公里综合能耗（满载）/（kW·h）	≤165	159.6	159.3
C-WTVC百公里综合能耗（半载）/（kW·h）		131.4	119.5
C-WTVC百公里综合能耗（空载）/（kW·h）		112.2	92.1