本發(fā)明涉及電動環(huán)衛(wèi)車，尤其是一種環(huán)衛(wèi)電動車電傳動匹配計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

環(huán)衛(wèi)車是用于城市市容整理、清潔的專用車輛，主要分為灑水車系列和垃圾車系列為主。目前，市場上絕大多數(shù)已柴油發(fā)動機(jī)控制，車輛在路上行駛時柴油燃燒所造成的尾氣排放，長期以往對環(huán)境的污染較大，不利于低碳環(huán)保。所以，電動環(huán)衛(wèi)車便應(yīng)運(yùn)而生，電動車的開發(fā)主要考慮電動環(huán)衛(wèi)車的電傳動系統(tǒng)中的牽引電機(jī)和主變流器的匹配，合適的牽引電機(jī)和主變流器的選擇有助于節(jié)省電能，并使環(huán)衛(wèi)車滿足日常的行駛和作業(yè)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種環(huán)衛(wèi)電動車電傳動匹配計(jì)算方法，算法簡單，計(jì)算結(jié)果可靠。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種環(huán)衛(wèi)電動車電傳動匹配計(jì)算方法，環(huán)衛(wèi)電動車電傳動系統(tǒng)包括儲能系統(tǒng)、主變流器、牽引電機(jī)、主減速器和差速器，在牽引工況時，儲能系統(tǒng)儲存的能量通過主變流器將直流電逆變后驅(qū)動牽引電機(jī)，再通過主減速器和差速器的傳動，驅(qū)動整車運(yùn)行；在電制動工況時，牽引電機(jī)工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，動能轉(zhuǎn)化為電能并通過主變流器回收至儲能系統(tǒng)；以16噸電動環(huán)衛(wèi)車的電傳動系統(tǒng)進(jìn)行匹配計(jì)算，其包括牽引電機(jī)參數(shù)計(jì)算和主變流器參數(shù)計(jì)算：牽引電機(jī)參數(shù)：

1、牽引電機(jī)特性計(jì)算

(1)起動扭矩計(jì)算

環(huán)衛(wèi)車啟動牽引力不得小于33.64kn，計(jì)算起動轉(zhuǎn)矩：

其中，r為輪胎滾動半徑，取值為0.502m；ηt為齒輪傳動效率，取值0.98×0.98＝0.96；i為齒輪傳動比，取值為6.166；

(2)額定功率計(jì)算

環(huán)衛(wèi)車滿載以90km/h在平直道上運(yùn)行時阻力為4.22kn，則需要功率：

(3)最大轉(zhuǎn)速計(jì)算

按設(shè)計(jì)速度90km/h計(jì)算，牽引電機(jī)轉(zhuǎn)速值為：

其中，i為傳動比，d為輪胎滾動直徑；

2、電制動特性計(jì)算

(1)牽引電機(jī)電制動功率

電動環(huán)衛(wèi)車以30km/h在6％的坡道上下滑力為6.43kn，整車時速為30km/h時，電制動需克服在6％的下坡道的下滑力，則制動功率不低于：

(2)牽引電機(jī)電制動轉(zhuǎn)矩

根據(jù)整車性能需求及電機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)，設(shè)定電制動曲線由恒功率制動區(qū)到恒轉(zhuǎn)矩制動區(qū)的轉(zhuǎn)折轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速1000r/min，電機(jī)恒功率區(qū)的制動功率為60kw，則電機(jī)電制動恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行區(qū)的轉(zhuǎn)矩為573nm；

主變流器參數(shù)：

1、額定容量

根據(jù)牽引電機(jī)參數(shù)計(jì)算主變流器額定容量為：

pe為牽引電機(jī)額定功率，ηme為牽引電機(jī)額定效率，為牽引電機(jī)額定功率因數(shù)，

2、額定輸出電流

其中，ue為牽引電機(jī)額定電壓；

3、額定輸入功率

牽引變流器效率取0.98，則變流器額定輸入功率為：

4、電制動時最大容量

其中，pb為牽引電動機(jī)最大電制動功率，ηmb為最大電制動功率下電機(jī)效率，為最大電制動功率下電機(jī)功率因數(shù)；

作為改進(jìn)，采用40km/h等速法測量其續(xù)航里程大于等于80km，試驗(yàn)質(zhì)量為為整備質(zhì)量與附加質(zhì)量之和，如果最大允許裝載質(zhì)量大于360kg，附加質(zhì)量為最大允許裝載質(zhì)量的一半，根據(jù)估算，試驗(yàn)質(zhì)量取13t；假定在平直道路上以40km/h勻速行駛，需要電機(jī)提供功率：

續(xù)航里程為80km/h，儲能系統(tǒng)至少提供牽引系統(tǒng)能量：

作為改進(jìn)，根據(jù)計(jì)算得到的參數(shù)選擇牽引電機(jī)，為充分發(fā)揮電機(jī)的牽引、電制動性能，對以上整車牽引、電制動性能參數(shù)計(jì)算進(jìn)行修正：對于電機(jī)恒轉(zhuǎn)矩牽引階段，設(shè)定功率達(dá)到額定功率120kw時為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，計(jì)算此時的電機(jī)轉(zhuǎn)速：

當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到382r/min時電機(jī)的轉(zhuǎn)矩進(jìn)入線性下降階段，此階段結(jié)束點(diǎn)對應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速1000r/min，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min～3000r/min時為恒功率牽引階段，牽引功率為額定功率120kw，可得：

整車牽引特性：

0～11.7km/h，恒牽引力階段，牽引力為35.4kn；

11.7～30.7km/h，牽引力線性下降階段；

30.7～90km/h，恒功率階段，輪邊功率為115kw。

整車電制動特性：

90～30.7km/h，恒功率制動階段，整車輪邊制動功率57.6kw；

30.7～5km/h，恒電制動力階段，電制動力6.76kn；

5km/h～0，電制動力線性下降階段。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所帶來的有益效果是：

本發(fā)明的計(jì)算方法簡單，計(jì)算結(jié)果可靠，牽引電機(jī)與主變流器的匹配度好，能夠滿足電動環(huán)衛(wèi)車日常行駛和操作，符合電動車的相關(guān)要求。

附圖說明

圖1為電動環(huán)衛(wèi)車電傳動系統(tǒng)框圖。

圖2為牽引特性曲線。

圖3為電制動特性曲線。

具體實(shí)施方式

一種環(huán)衛(wèi)電動車電傳動匹配計(jì)算方法，如圖1所示，環(huán)衛(wèi)電動車電傳動系統(tǒng)包括儲能系統(tǒng)、主變流器、牽引電機(jī)、主減速器和差速器，在牽引工況時，儲能系統(tǒng)儲存的能量通過主變流器將直流電逆變后驅(qū)動牽引電機(jī)，再通過主減速器和差速器的傳動，驅(qū)動整車運(yùn)行；在電制動工況時，牽引電機(jī)工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，動能轉(zhuǎn)化為電能并通過主變流器回收至儲能系統(tǒng)。以16噸電動環(huán)衛(wèi)車的電傳動系統(tǒng)進(jìn)行匹配計(jì)算，其包括牽引電機(jī)參數(shù)計(jì)算和主變流器參數(shù)計(jì)算：

一、牽引電機(jī)參數(shù)：

1、牽引電機(jī)特性計(jì)算

(1)起動扭矩計(jì)算

環(huán)衛(wèi)車啟動牽引力不得小于33.64kn，計(jì)算起動轉(zhuǎn)矩：

其中，r為輪胎滾動半徑，取值為0.502m；ηt為齒輪傳動效率，取值0.98×0.98＝0.96；i為齒輪傳動比，取值為6.166；

(2)額定功率計(jì)算

環(huán)衛(wèi)車滿載以90km/h在平直道上運(yùn)行時阻力為4.22kn，則需要功率：

(3)最大轉(zhuǎn)速計(jì)算

按設(shè)計(jì)速度90km/h計(jì)算，牽引電機(jī)轉(zhuǎn)速值為：

其中，i為傳動比，d為輪胎滾動直徑；

2、電制動特性計(jì)算

(1)牽引電機(jī)電制動功率

電動環(huán)衛(wèi)車以30km/h在6％的坡道上下滑力為6.43kn，整車時速為30km/h時，電制動需克服在6％的下坡道的下滑力，則制動功率不低于：

(2)牽引電機(jī)電制動轉(zhuǎn)矩

根據(jù)整車性能需求及電機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)，設(shè)定電制動曲線由恒功率制動區(qū)到恒轉(zhuǎn)矩制動區(qū)的轉(zhuǎn)折轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速1000r/min，電機(jī)恒功率區(qū)的制動功率為60kw，則電機(jī)電制動恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行區(qū)的轉(zhuǎn)矩為573nm。

二、主變流器參數(shù)：

1、額定容量

根據(jù)牽引電機(jī)參數(shù)計(jì)算主變流器額定容量為：

pe為牽引電機(jī)額定功率，ηme為牽引電機(jī)額定效率，為牽引電機(jī)額定功率因數(shù)，

2、額定輸出電流

其中，ue為牽引電機(jī)額定電壓；

3、額定輸入功率

牽引變流器效率取0.98，則變流器額定輸入功率為：

4、電制動時最大容量

其中，pb為牽引電動機(jī)最大電制動功率，ηmb為最大電制動功率下電機(jī)效率，為最大電制動功率下電機(jī)功率因數(shù)；

三、電傳動部分能耗計(jì)算

采用40km/h等速法測量其續(xù)航里程大于等于80km，試驗(yàn)質(zhì)量為為整備質(zhì)量與附加質(zhì)量之和，如果最大允許裝載質(zhì)量大于360kg，附加質(zhì)量為最大允許裝載質(zhì)量的一半，根據(jù)估算，試驗(yàn)質(zhì)量取13t；假定在平直道路上以40km/h勻速行駛，需要電機(jī)提供功率：

續(xù)航里程為80km/h，儲能系統(tǒng)至少提供牽引系統(tǒng)能量：

牽引電機(jī)的參數(shù)選擇：

根據(jù)計(jì)算得到的參數(shù)選擇牽引電機(jī)，為充分發(fā)揮電機(jī)的牽引、電制動性能，對以上整車牽引、電制動性能參數(shù)計(jì)算進(jìn)行修正：對于電機(jī)恒轉(zhuǎn)矩牽引階段，設(shè)定功率達(dá)到額定功率120kw時為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，計(jì)算此時的電機(jī)轉(zhuǎn)速：

當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到382r/min時電機(jī)的轉(zhuǎn)矩進(jìn)入線性下降階段，此階段結(jié)束點(diǎn)對應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速1000r/min，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min～3000r/min時為恒功率牽引階段，牽引功率為額定功率120kw，可得：

如圖2所示，整車牽引特性：

0～11.7km/h，恒牽引力階段，牽引力為35.4kn；

11.7～30.7km/h，牽引力線性下降階段；

30.7～90km/h，恒功率階段，輪邊功率為115kw。

如圖3所示，整車電制動特性：

90～30.7km/h，恒功率制動階段，整車輪邊制動功率57.6kw；

30.7～5km/h，恒電制動力階段，電制動力6.76kn；

5km/h～0，電制動力線性下降階段。

主變流器中主要包括控制電路板、驅(qū)動電路板、igbt逆變器、薄膜電容以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的接線端子、冷卻水槽等。主變流器不僅具有整流和逆變的作用，還具有驅(qū)動控制電機(jī)的功能。主變流器通過can總線與整車控制器進(jìn)行通訊，并根據(jù)整車控制器所發(fā)出的指令決定工作模式以及輸出電流，由輸出電流控制牽引電機(jī)轉(zhuǎn)矩。采用矢量控制和空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)，最大效率可達(dá)98％。

主變流器的參數(shù)選擇：