电动物流车制动系统匹配与设计

陈伟，常庆军，谢飞

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

新能源汽车

电动物流车制动系统匹配与设计

陈伟，常庆军，谢飞

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

以某轻型纯电动物流车为研究对象，根据电动物流车的应用特点及城市物流运输工况，匹配气压制动系统。与传统的化石原料车辆对比，电动物流车制动系统需使用电动空压机。文章对电动空压机如何具备安全可靠、低噪音、节能等功能给出了设计要求。

电动物流车；制动；电动空压机；节能

Abstract:Taking a light electric vehicle as the research object, according to the application characteristics of the electric logistics vehicle and the urban logistics transportation conditions, matching the pneumatic braking system. Compared with the traditional fossil vehicle, the electric vehicle braking system needs to use an electric air compressor. This paper gives the design requirements of the electric air compressor for its functions of safety, reliability, low noise and energy saving.

Keywords: electric logistics vehicle; braking system; electric air compressor; energy conservation

CLC NO.: U472 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)18-102-03

引言

近两年来，因国家政策等多方面因素影响，电动物流车发展经历了野蛮增长期与低迷期。随着政策的落地，进入2017年下半年以来，纯电动物流车市场逐渐回暖，7月份的销量首次破万辆大关，达到10813辆，同比涨幅高达1536%。电动物流车与传统汽车相比具有结构简单、噪声低等优势，特别是在城市工况下运行，电动汽车更加适宜。

从消费者和环保的角度考虑，大城市空气污染问题越来越严重，采用纯电动物流车可以改善此种状况。在享受补贴政策的同时，电动物流车还可以享受免摇号、核发专段号牌、尾号不限行、优先办理牌照、发放机动车环保合格标志，允许其全天候、全路段通行等优势。所以，纯电动物流车在我国具有得天独厚的发展条件和广阔的应用前景。

纯电动物流车发展逐步回归理性，电动物流车的性能的好坏决定了一款产品在市场上的是否具备竞争力。制动系统是电动物流车的重要组成之一，承担着车辆的安全、节能、低噪的设计要求，优异的制动系统是电动物流车的核心竞争力之一。

1 制动系统的组成

某纯电动物流车的制动系统组成结构如下：

传统的化石原料车辆使用机械式的空气压缩机，空气压缩机通过发动机带动工作。与传统的化石原料车辆对比，电动物流车使用电动空压机，由电机驱动空压机运转，电机由DCAC（交直流电逆变器）提供电压并进行工作逻辑控制，某纯电动物流车的制动系统结构如图1所示。

图1 制动系统结构简图

电动物流车的制动系统其它部件与传统的化石原料车辆相同，本文不再详述。

2 电动空压机的匹配与设计

2.1 电动空压机的主要类型

目前市场上常见的电动空压机有滑片式空压机、活塞式空压机与涡旋式空压机三种结构。

图2 滑片式空压机

图3 活塞式空压机

图4 涡旋式空压机

滑片空压机是容积式压缩机的一种，靠转子相对于定子（气缸）呈偏心式运转，相临的两个滑片、转子外壁与定子内壁间就形成了一个压缩腔，随着压缩腔容积的变化而实现吸气、压缩、排气三个工作过程。滑片式空压机在三种空压机中使用噪音最低，但其结构复杂，出气中油水的含量较多，在使用过程中需要频繁的定期检查与保养，后期使用成本较高。

活塞空压机是往复式空压机的一种，靠电动机带动曲柄滑块机构形成的活塞往复运动，而实现吸气、压缩、排气三个工作过程。活塞式空压机在三种空压机中噪音与振动最大，出气中油水含量较多，产品成本较低，后期维护成本低于滑片式空压机。

涡旋式空压机通过两个圆渐开线型线的动静涡盘相互啮合而完成吸气、压缩和排气的工作过程。涡旋式空压机出气含油量最低，后期使用维护成本较低，但使用噪音偏大，成本较高。

图5 涡旋式空压机的工作顺序

2.2 电动空压机的设计参数

电动空压机排量γ需要满足制动系统对打气时间的要求。

式中，P：额定工作压力；V：储气筒容积；t：打气时间；P0：额定大气压

某电动物流车的额定工作压力为 0.8MPa，储气筒容积37.8L，额定大气压0.1013MPa。根据GB 12676-2014，打气时间要求≤6min，根据实际使用情况，打气时间≤2min为宜。

计算得出空压机的排量为160L/min。

根据空压机的排量，选择电机的功率，该款电动物流车选择功率1.5kw的电机即可满足使用要求。

某电动物流车电动空压机的其它设计参数如表1所示：

表1 电动空压机的设计参数

此外，电机EMC需满足GB/T 18655等级2的相关要求。

某电动物流车根据上述要求，最终选择了滑片式电动空压机，电机类型为永磁电机。

3 DCAC的匹配与设计

DCAC逆变器为电动物流车制动系统的核心零部件之一，其作用为把电池的直流高压电转换为可供电动空压机使用的交流电压，并根据控制逻辑对电动空压机进行启停控制，实现电动车制动系统的智能化、节能化与安全可靠。

DCAC存在的形式有四种，一是以单独的零部件直接存在，二是与其它高压部件组合为三合一或者四合一，三是DCAC集成至高压配电盒内，四是DCAC集成至电动空压机内部。总的来说，集成化是DCAC的发展趋势。

某电动物流车DCAC设计之初，提出如下的控制逻辑：

A仪表采集气压传感器信号并通过CAN发出气压值信号 i、j；

B DCAC接收来自仪表的信号；

C 当i≥0.8MPa&j≥0.8MPa，DCAC停止对空压机压力输入；

首先，对消费者权利体系予以重构。不同于传统的消费模式，利用预付卡消费时，必须要重新深化与调整消费者的权利体系，明确合同解释权。这样当经营者履行预付卡的后续义务时，若随意降低服务质量或增加消费条件，消费者有权解除预付卡合同，且能获得经营者所赔偿的经济和精神损失[4]。同时将消费者后悔权引入到预付卡消费者，这是因为消费者会因优惠打折而购买预付卡，所以立法中要为消费者提供一定的冷静期，消费者可在此期间中止预付卡合同。

D 当i≤0.6MPa or j≤0.6MPa，DCAC恢复对空压机压力输入；

E 因滑片式空压机容易发生油乳化现象，每次车辆上电时空压机持续运转18min；

F DCAC采集空压机的温度信号，当温度大于90℃时，DCAC停止对空压机压力输入。

在整车进行制动系统标定过程中，发生了如下问题：

（1） DCAC恢复对空压机压力输入的气压值设计偏低，在山路持续下坡连续制动时，气压会下降至报警气压0.45MPa，出现气压表“闪亮”的现象，造成用户惊慌；

（2）车辆每次上电后空压机都要持续运转18min，城市物流配送实际使用时需要频繁的启停车辆，会造成空压机不停的工作，造成能源的浪费，持续产生工作噪音并造成空压机出气温度偏高。

（1）提高 DCAC恢复对空压机压力输入的气压值至0.65MPa，即当i≤0.65MPa or j≤0.65MPa，DCAC恢复对空压机压力输入；

（2）增加DCAC与整车T-box的通讯，DCAC接收来自T-box的时间轴信号，在执行了一次空压机持续运行18min之后的两个小时内，不管车辆上下电的状态，空压机均不再持续运行18min。

优化后的具体控制流程图如下：

图6 DCAC控制逻辑图

DCAC的设计参数如表2所示：

表2 DCAC设计参数

此外，DCAC的EMC需满足GB/T 18655等级2的相关要求。

4 电动物流车制动系统设计的其它问题

笔者根据自身对电动物流车的设计经验，总结了电动物流车开发中制动系统经常会遇到的问题：

（1）传统的化石原料物流车发动机变速箱等大件布置在车架两个纵梁的内侧，车辆的重心位于车架纵梁内侧，而许多电动物流车的电池包悬挂于纵梁的外侧，车辆的重心位于车辆左右纵梁的外侧，如图7，图8所示。

图7 化石原料物流车重心位置

图8 电动物流车的重心位置

电动物流车的实际重心位于纵梁外侧，这是一种不稳定的状态，在车辆制动时车辆极易出现抖动现象，在制动设计时需要考虑并进行针对性设计，消除制动抖动。

（2）电动物流车制动系统的高压部件电动空压机、DCAC等在布置中需要同时考虑高压部件在整车的EMC、风冷部件的冷却性能、隔音减振设计、防尘防水设计等；

（3） 电动空压机与DCAC等制动部件的设计需要考虑部件在使用过程中的维持保养得方便性与经济性。

5 总结

本文就电动物流车的气压制动系统用的电动空压机与DCAC的设计与匹配进行详细的分析并给出设计建议，并对电动物流车制动系统在设计中需要考虑规避的问题进行了说明。本文对电动物流车制动系统设计人员具有借鉴意义。

参考资料

[1] GB 12676-2014.商用车辆和挂车制动系统技术要求及试验方法.

[2] GB/T 18655-2002 .用于保护车载接收器的无线电骚扰特性的限值和测量方法.

Matching and Design of Braking System for an Electric Logistics Vehicle

Chen Wei, Chang Qingjun, Xie Fei
（Technique center, Anhui Jianghuai Automobile group CO. LTD., Anhui Hefei 230601）

U472 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)18-102-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.18.035

陈伟，主管工程师，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心。