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轮毂电机驱动太阳能电动车匹配及经济性分析

王鑫恫 杨坤 王杰 马子祥 董丹秀 徐坤豪 江金昊

王鑫恫,杨坤,王杰, 等. 轮毂电机驱动太阳能电动车匹配及经济性分析[J]. 机械科学与技术,2020,39(8):1211-1216 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190268
引用本文: 王鑫恫,杨坤,王杰, 等. 轮毂电机驱动太阳能电动车匹配及经济性分析[J]. 机械科学与技术,2020,39(8):1211-1216 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190268
Wang Xindong, Yang Kun, Wang Jie, Ma Zixiang, Dong Danxiu, Xu Kunhao, Jiang Jinhao. Matching and Economic Analysis of Solar Electric Vehicle Driven by In-wheel Motor[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2020, 39(8): 1211-1216. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190268
Citation: Wang Xindong, Yang Kun, Wang Jie, Ma Zixiang, Dong Danxiu, Xu Kunhao, Jiang Jinhao. Matching and Economic Analysis of Solar Electric Vehicle Driven by In-wheel Motor[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2020, 39(8): 1211-1216. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190268

轮毂电机驱动太阳能电动车匹配及经济性分析

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190268
基金项目: 国家自然科学基金项目(51605265)与山东省重点研发项目(2018GGX105010)资助
详细信息
    作者简介:

    王鑫恫(1995 − ),硕士研究生,研究方向为新能源汽车关键技术及汽车底盘电控技术,1429322352@qq.com

    通讯作者:

    杨坤,副教授,硕士生导师,yangkun_sdut@163.com

  • 中图分类号: U469.72

Matching and Economic Analysis of Solar Electric Vehicle Driven by In-wheel Motor

  • 摘要: 提出了一种基于轮毂电机的太阳能电动车构型,基于某B级车完成了太阳能电池、动力电池、电机等关键总成参数的选型与匹配。基于MATLAB/Simulink搭建了太阳能电池仿真模型,对太阳能电池的光照特性进行了仿真分析。为了验证所提出构型的经济性,基于AVL Cruise搭建了经济性验证模型,基于NEDC工况对整车经济性进行了验证分析,仿真结果表明:当一天平均行驶50 km时,非太阳能电动车耗电量为7.174 kW·h,太阳能电池会生成1.688 kW·h,即太阳能电池消耗电网电5.486 kW·h,节能比例为23.5%;当动力电池容量相同时,非太阳能纯电动车续驶里程为200 km,太阳能电动车续驶里程为240 km,续驶里程增加了20%,节能效果显著,相关研究可为我国太阳能电动车的开发提供参考。
  • 图  1  太阳能电动车工作原理图

    图  2  夏季日光照强度随时间变化曲线

    图  3  夏季日发电量曲线

    图  4  Cruise中的整车模型

    图  5  NEDC循环工况下电池的SOC曲线图

    图  6  NEDC循环工况下电能消耗曲线

    表  1  整车性能指标

    整车指标数值范围备注
    最高车速/(km·h−1)≥150半载
    0~100 km/h加速时间/s≤10半载
    最大爬坡度/%>30满载
    NEDC续驶里程/km>350加载100 kg
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    表  2  3种代表性太阳能电池参数

    参数电池1电池2 电池3
    主要制造材料单晶硅多晶硅砷化镓
    类型片状片状薄膜
    转换率/%181930
    开路电压/V224328.3
    短路电流/A5.958.933.7
    质量/kg1522.53.3
    平面尺寸/m1.73×1.081.96×0.991.56×0.63
    厚度/mm25403
    价格/元6609002700
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    表  3  常用动力电池性能比较

    项目铅酸电池磷酸铁锂电池三元锂电池
    工作电压/V23.23.7
    比能量/(W·h·kg−1)30~4590~130100~200
    比功率/(W·kg−1)100~250200~300300~500
    循环寿命/次<5001500~2000800~1200
    工作温度/℃0~+40−10~+75−20~+60
    环境污染
    成本/(元·(kW·h)−1)110015001800
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    表  4  太阳能电动车关键总成参数表

    项目参数数值
    电机 峰值功率 96 kW
    额定功率 48 kW
    峰值转矩 230 N·m
    额定转矩 130 N·m
    峰值转速 11000 r/min
    额定转速 3600 r/min
    额定电压 336 V
    动力电池 容量 91 Ah
    额定电压 336 V
    太阳能电池 功率 0.1 kW
    峰值电流 3.3 A
    峰值电压 25 V
    MPPT 最大电流 10 A
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    表  5  动力电池一天耗电量对比

    动力电池类别纯电动汽车太阳能电动车
    耗电量/(kW·h) 7.174 5.486
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    表  6  相同容量动力电池续驶里程对比

    动力电池类别纯电动汽车太阳能电动车
    续驶里程/km200240
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-05-31
  • 网络出版日期:  2020-08-26
  • 刊出日期:  2020-08-05

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