新能源純電動物流車---計算設(shè)計書2016-1課件

1、新能源 廂式運輸車-計算設(shè)計書一、 設(shè)計要求二、 整車技術(shù)參數(shù)三、 驅(qū)動結(jié)構(gòu)設(shè)計四、 驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計五、 供電系統(tǒng)設(shè)計六、 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計七、 真空助力系統(tǒng)設(shè)計八、 設(shè)計結(jié)果一、 設(shè)計要求1、整車性能技術(shù)指標(biāo)A 運輸類新能源專用車、貨車動力電池系統(tǒng)總質(zhì)量占整車整備質(zhì)量比例不超過25%，作業(yè)類新能源專用車、貨車不超過20%。B 噸百公里電耗不超過10kWh；M1、N1類采用工況法，其他暫采用40km/h等速法，其中作業(yè)類專用車檢測時上裝部分不工作。（1）最高車速：90km/h；（2）最大爬坡度：20%；（3）加速性能0-50 Km/h：15s；（4）60km/h續(xù)駛里程200km（等速法）；（5）

2、工況法續(xù)航里程180km；二、整車技術(shù)參數(shù)新能源廂式運輸車選用長安傳統(tǒng)載貨汽車底盤（SC1031GDD43）為改裝主體。新能源廂式運輸車是在長安底盤改裝成純電動可承載式底盤的基礎(chǔ)上，加裝載貨物廂體而形成的一款新能源廂式運輸車，該車配置5MT手動變數(shù)箱、永磁同步驅(qū)動電機(jī)及控制器、整車控制器、三元鋰離子鋰電池、高壓配電和BMS管理系統(tǒng)、智能車載充電器、直流快充充電系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、真空助力制動系統(tǒng)、助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車載冷暖空調(diào)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等。驅(qū)動電機(jī)采用電機(jī)前置通過法蘭固定于變速箱，變速箱固定于整車中部，控制器及車載充電器布置在車身前中部，動力鋰離子電池、高壓配電系統(tǒng)及電池管理系統(tǒng)布置在車體中前兩

3、側(cè)部位，車載空調(diào)布置在車體前部，遠(yuǎn)程監(jiān)控終端固定于駕駛室中控臺內(nèi)部，采用5MT手動變數(shù)箱/2檔AT自動變速箱。1. 整車控制系統(tǒng)的工作原理圖2. 相關(guān)設(shè)計的參數(shù)計算1) 整車技術(shù)參數(shù)及常數(shù)值標(biāo)定序號名稱標(biāo)示符數(shù)值單位1整車裝備質(zhì)量m1400kg2總質(zhì)量M2600kg3長*寬*高L*W*H410015201900mm4軸距D2700mm5空氣阻力系數(shù)CD0.456正面迎風(fēng)面積A2.4m27質(zhì)心高度h700mm8爬坡車速Va40km/h9車輪半徑R0.3m10速比i（D:3.652/1.9478/1.4234/1.000/0.7954/R:3.466）*5.12511正常車速Ve60km/h12最

4、高車速Vmax90km/h13最大爬坡度11（30%）14機(jī)械轉(zhuǎn)動效率T0.9515滾動阻力系數(shù)0.01516電動機(jī)及其控制效率mc0.917蓄電池平均放電效率q0.9518電池電壓V320V19安時數(shù)Ah125Ah20電池容量kwh40kwh21放電深度%90%222) 電機(jī)峰值功率及額定功率的匹配電機(jī)的功率大小直接關(guān)系到電動汽車的動力性的好壞。電機(jī)功率越大，電動汽車的加速性能和最大爬坡度越好，但電機(jī)的體積和質(zhì)量也會相應(yīng)地增加，同時電機(jī)不能經(jīng)常保持在高效率下工作，降低了電動汽車的能量利用率，降低了汽車的行駛里程。驅(qū)動電機(jī)的最大功率（P）必須滿足最高車速時的功率（P）、最大爬坡度時的功率（P）

5、及根據(jù)加速時間的功率（P）要求，即：P。其中， 3)4)5) 式中：最高車速，km/h；906) 傳動系機(jī)械效率；0.957) 電動汽車整備質(zhì)量，kg；16008) 滾動阻力系數(shù)；0.0159) 空氣阻力系數(shù)；0.4510) 迎風(fēng)面積，m；2.411) 最大爬坡度，()；1112) 爬坡車速，km/h；4013) 汽車的加速末速度，km/h；9014) 汽車加速時間，s。(050km/h7.5s;5090km/h15s)15) 電機(jī)的峰值功率與額定功率的關(guān)系為：(所選電機(jī)功率關(guān)系=2)式中：電機(jī)峰值功率，kw； 電機(jī)額定功率，kw； 電機(jī)過載系數(shù)。根據(jù)選擇驅(qū)動電機(jī)的峰值功率，這里選擇10.72

6、kw，30.8kw。傳動系參數(shù) 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 減速箱原理 差速器原理圖提供變速箱參數(shù)差速器固定速比： 5.125二、 電機(jī)最高轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)速選擇與匹配驅(qū)動電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速（）和最高轉(zhuǎn)速（）的選取應(yīng)符合驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性要求，如圖1所示。在啟動即低轉(zhuǎn)速時得到恒定的最大轉(zhuǎn)矩（），同時在高轉(zhuǎn)速時得到恒定的較高功率（）。功率轉(zhuǎn)矩恒功率區(qū)恒轉(zhuǎn)速區(qū)圖1 驅(qū)動電機(jī)扭矩轉(zhuǎn)矩特性（電機(jī)擴(kuò)大恒功率區(qū)系數(shù)）。增大值，可使電機(jī)在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)獲得較大轉(zhuǎn)矩，提高汽車的加速和爬坡性能。但是，如果值過大，會導(dǎo)致電機(jī)工作電流和逆變器的功率損耗和尺寸增大，因此值一般取23。的選擇需要滿足汽車起動轉(zhuǎn)矩和的要求，同時結(jié)合傳動比和來確定。式

7、中：r汽車輪胎滾動半徑，m； 傳動系統(tǒng)最大傳動比。電機(jī)最高轉(zhuǎn)速的確定，根據(jù)最高車速及最小傳動比確定電機(jī)最大扭矩的確定，可以根據(jù)最大爬坡度和最大傳動比決定。 三、 整車可行性方案介紹及產(chǎn)品一致性電機(jī)及控制器特性參數(shù)及性能要求1電機(jī)特性參數(shù)及性能要求GB/T 18488.1-2006 、GB/T 18488.2-206或GB/T 18488.1-2015 、GB/T 18488.2-2015（可靠性試驗項目不做要求）根據(jù)計算結(jié)果，選擇深圳大地和永磁同步電機(jī)額定功率Pe=20KW;峰值功率Pa=40KW額定扭矩= ；峰值扭矩= 88.4n.m(最大載重量M為2600kg；如果整車滿載重量超載1.2倍

8、，M1為3120kg；峰值扭矩為106n.m；該電機(jī)完全可以滿足需求)表3 20kw電動機(jī)參數(shù)額定功率（kw）20控制特性基速以下恒轉(zhuǎn)矩，基速以上恒功率峰值功率（kw）40額定轉(zhuǎn)矩（N.m）74額定轉(zhuǎn)速（rpm）2500峰值轉(zhuǎn)矩（N.m）200最高轉(zhuǎn)速（rpm）9000 根據(jù)相關(guān)技術(shù)要求，2控制器性能參數(shù)控制器: 輸入電壓200V360VDC；冷卻要求：智能循環(huán)液冷。2.3、動力電池及能量管理系統(tǒng)參數(shù)確定1、動力電池參數(shù)確定本次計算車輛驅(qū)動所需電池能量是按電動汽車試驗質(zhì)量2302.5 Kg計算。本次計算車輛驅(qū)動所需電池能量是按電動汽車試驗質(zhì)量2302.5 Kg計算。A 運輸類新能源專用車、貨車

9、動力電池系統(tǒng)總質(zhì)量占整車整備質(zhì)量比例不超過25%，作業(yè)類新能源專用車、貨車不超過20%。B噸百公里電耗不超過10kWh；M1、N1類采用工況法，其他暫采用40km/h等速法，其中作業(yè)類專用車檢測時上裝部分不工作。方案一選用磷酸鐵鋰電池，經(jīng)過估算包含電池在內(nèi)整車準(zhǔn)備質(zhì)量約1600KG.則電池包質(zhì)量小于400KG;因此電池容量配比換算，則電池容量約32KWH.電池循環(huán)壽命2000次。國家實驗場地：匹配32kwh電量，以60km/h勻速行駛可以滿足152km續(xù)駛里程的要求。動力電池（組）性能參數(shù)電池類型磷酸鐵鋰單體容量25AH單體電壓3.2V安時數(shù)100AH電池組標(biāo)稱電壓320V電池總能量32kWh

10、電池單體參數(shù) 方案二選用三元鋰離子電池，經(jīng)過估算包含電池在內(nèi)整車準(zhǔn)備質(zhì)量約1600KG.則電池包質(zhì)量小于400KG;因此電池容量配比換算，則電池容量約40KWH.循環(huán)壽命約800次。國家試驗場：從圖中看出匹配40kwh電量，以60km/h勻速行駛可以滿足190km續(xù)駛里程的要求。表4 動力電池（組）性能參數(shù)電池類型三元鋰離子電池單體容量125AH(5并88串)單體電壓3.65V放電深度90%電池組標(biāo)稱電壓320V電池總能量40kWh2、 電池管理系統(tǒng)的電氣參數(shù)電池管理系統(tǒng)（BMS）采用天津清源電動車輛有限責(zé)任公司自行研發(fā)的系統(tǒng)，共5塊采集板（1）通訊方式：CAN；（2）工作溫度范圍：-20C+

11、85；（3）電磁兼容性：按GB/T18655-2002，GB/T17619-1998，GB/T21437.2-2008。2.4、車輛動力性分析本次計算車輛動力性是按滿載質(zhì)量2650Kg計算。1.加速性能圖3 汽車加速時間圖0-50Km/h加速時間為8.4s ，滿足設(shè)計指標(biāo)要求。2. 爬坡性能圖4 爬坡度曲線圖爬坡度可達(dá)30，滿足最大爬坡度要求。3.汽車功率平衡圖5 驅(qū)動功率行駛阻力功率平衡圖由以上匹配結(jié)果可知，最高車速93km/h，滿足最高車速90km/h要求。 3、其他電氣系統(tǒng)設(shè)計性能指標(biāo)3.1整車控制器（1） 防護(hù)等級：按GB/T4942.2 （2）抗振：按GB/T18488.2-2001

12、3.2儀表及電動附件（1）整車動力電池采用DC320V磷酸鐵鋰電池，輔助電池采用12V的鉛酸電池；（2）通過額定功率1000W的DC/DC轉(zhuǎn)換器，動力電池可以給輔助電池充電；（3）采用can儀表；儀表需要重新選型，供應(yīng)商：武漢green（4）換擋機(jī)構(gòu)采用自動換擋手柄；型號：YONGLE（YL-703S ）（5）采用信號電壓等級為5V的電子油門踏板。 (6) 采用真空助力剎車系統(tǒng)，型號：H-825 (7) 采用電動壓縮機(jī)，匹配現(xiàn)款車型自帶的空調(diào)其他系統(tǒng)。 (8) 采用PTC加熱塊，安裝與現(xiàn)款車型暖風(fēng)機(jī)底部，達(dá)到空調(diào)制熱效果。(功率：2KW) (9) 轉(zhuǎn)向助力可以采用長安底盤配套電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。3.3其他車型系統(tǒng)純電動微卡物流車備注制動系統(tǒng)真空泵額定電壓DC 12VH-825額定功率30W額定流量40L/min最高真空度-0.085MPa冷卻系統(tǒng)水泵額定流量9L/minP62最大流量16L/min額定揚程2.5m最大揚程3.8m電機(jī)輸出功率45W能源系統(tǒng)動力電池組單體調(diào)定電壓3.65V DC321.2-125單體容量125Ah電池數(shù)量44