18T电动洗扫车动力系统匹配与性能仿真研究_夏靖武.pdf
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1、汽车电器2023年第2期18T 电动洗扫车动力系统匹配与性能仿真研究夏靖武,赵斌良,徐舟,温淑萍,杜素青,邓湘武(长沙中联重科环境产业有限公司,湖南 长沙410221)【摘要】以某 18T 电动洗扫车为研究对象,对其动力系统关键参数进行详细匹配设计,并在 Matlab/Simulink软件中搭建整车动力经济性仿真模型,对研究车型进行性能仿真分析,仿真结果表明,整车动力性、经济性均满足目标要求,对动力系统的匹配设计可靠合理,为项目车型的工程开发提供理论参考。【关键词】电动洗扫车;动力系统;匹配设计;性能仿真中图分类号:U469.72文献标志码:A文章编号:1003-8639(2023)02-00
2、09-03Research on Power System Matching and Performance Simulationof 18T Electric Washing and Sweeping VehicleXIA Jing-wu,ZHAO Bin-liang,XU Zhou,WEN Shu-ping,DU Su-qing,DENG Xiang-wu(Changsha Zoomlion Environmental Industry Co.,Ltd.,Changsha 410221,China)【Abstract】Taking an 18t electric washing and s
3、weeping vehicle as the research object,the key parameters ofits power system were designed in detail,and the power and economy simulation model was built in Matlab/Simulink,and the performance simulation analysis of the vehicle was carried out.The simulation results show thatthe power and economy me
4、et the target requirements.The matching design of the power system is reliable andreasonable,which provides a theoretical reference for the engineering development of the research vehicle.【Key words】electric washing and sweeping vehicle;power system;matching design;performance simulation收稿日期:2022-10
5、-27“碳达峰”、“碳中和”是国家制定的重要战略决策,助力中国经济实现从“高增长”过渡到“高质量”的战略转型。我国制定的目标从“碳达峰”到“碳中和”只有30年,时间短、强度高,必须大力推广新能源汽车,推动城市公共服务车辆的电动化1。一辆18T的燃油洗扫车,作业时通常为1015km/h的车速,不仅油耗高达120L/100km,同时还产生大量的含碳尾气排放,每台18T燃油洗扫车一年的碳排放大约是50吨,相当于15台乘用车一年碳排放量的总和。如果改成纯电动车,那么其每年的碳排放将降低18吨。如果将我国现有的环卫车全部换成纯电动车,每年可减排二氧化碳超过1100万吨。在“双碳”目标下,新能源环卫车迎来
6、了快速发展期,预计到2025年,新增新能源环卫车的比例会达到20%左右,到2035年环卫车将基本实现电动化2。电动洗扫车是一种特种作业车辆,和普通的电动汽车不同,它是由纯电动底盘和用于洗扫作业的上装共同组成。电动洗扫车的动力系统,除了需给整车行驶提供动力,还需给上装作业提供电能3,因此,在进行电动洗扫车动力系统匹配设计时需同时考虑底盘和上装的用电功率和能耗。本研究以某18T电动洗扫车为研究车辆,根据其特殊作业场景,对研究车型动力系统关键参数进行匹配设计,并通过对整车动力经济性的仿真分析,验证参数的合理性,得到一种性能较好的动力系统方案。1整车参数与性能目标18T电动洗扫车是洗扫车市场占有率最高
7、的吨位级别,采用42后轮驱动型式,电池组后背于驾驶室后方,其整车参数如表1所示。为了满足洗扫车特种作业工况,参考行业同吨位竞品车型性能指标,研究车型动力性设计目标如下:整车最高车速umax89km/h,030km/h加速时间t13.5s,3050km/h加速时间t23.5s,满载状态下最大爬坡度i30%4。经济性设计目标如下:C-WTVC综合工况续驶里程LC250km,40km/h匀速工况续驶里程L40400km,标准洗扫作业时间t8h。2动力系统参数匹配2.1驱动系统匹配与选型驱动系统的匹配与选型包括驱动系统型式的选择、驱动电机参数的匹配、变速器或减速箱速比的选择等。首先作者简介夏靖武(19
8、85),男,高级工程师,硕士,主要从事新能源汽车动力系统的匹配仿真与整车性能开发工作。表1研究车型整车参数整车参数设计值整备质量m0/kg13500满载质量m/kg18000最大设计总质量mmax/kg22000空气阻力系数Cd0.64迎风面积A/m26.8整车参数设计值滚动阻力系数f0.012车轮半径r/m0.517后桥主减速比i06.17传动效率t0.92New energy/新能源9DOI:10.13273/ki.qcdq.2023.02.014Auto electric parts No.02,2023图118T电动洗扫车整车仿真模型架构示意图对驱动系统型式进行选择,电动洗扫车总成本价
9、格偏高,不宜做成低端产品,为了获得良好的驾驶平顺性,放弃采用AMT变速器的方案。研究车型满载设计质量为18T,此时要想达到30%以上的爬坡度,驱动力Ft可根据下列方程式计算出:Ft=mg sin(1)式中:m整车满载质量;g重力加速度;最大爬坡度对应角度。计算可得出整车驱动力Ft为50472N,轮端总驱动扭矩为26234Nm,驱动桥输入端扭矩为4252Nm,又因传动系统效率只有92%,最后计算出驱动系统输出端输出扭矩Tm不能小于4476Nm。市面上车用驱动电机单个电机峰值扭矩做到这么大的非常少见,因此本驱动系统采用双电机驱动的型式。洗扫车标准洗扫作业车速只有15km/h,这么低的车速如采用电机
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