基于前驱燃油轿车开发纯电动教练车的布置和匹配计算

肖黎明谷雨

（重庆迪科汽车研究有限公司，重庆400051）

摘要：随着生活水平的提高和汽车工业的发展，汽车在人们生活中显得越来越重要，学习驾车成为一种趋势。随着环境污染和能源问题的日益突出，新能源汽车发展已成为必然趋势。目前许多驾驶培训学校开始自行改装或购置电动教练车以节约培训成本，这些车型或多或少都存在一些问题，这无疑阻碍了电动教练车的普及。现提出基于现有前驱燃油轿车改制纯电动教练车的方案，并根据教练车的使用要求及特点进行匹配设计和校核，以确定驱动电机规格和动力电池容量。

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关键词 ：电动教练车；动力系统；仿真计算

0引言

随着中国经济的快速发展，中国汽车市场发展迅速，产销量连年上涨。其中乘用车市场增幅最高，而个人用车市场为增长主力。随着个人用车的普及，学习汽车驾驶在近年来形成一股热潮，这也催生出一个巨大的驾驶培训市场。

驾驶训练大多都在训练场地进行，人员和车辆相对集中，而场地训练中教练车总是处于低速行驶状态，发动机在怠速工况下燃烧效率低下，排气中有害成分浓度较高，对场地中的学员和教练伤害较大。

随着纯电动汽车的发展，国内很多驾驶培训机构提出了发展纯电动教练车的需求，期望以电动车零排放、低使用成本的优势改善驾驶培训现状；国家标准的进一步提高，也对电动车替换燃油车起到了一定的推动作用。

本方案在现有成熟燃油车型基础上开发纯电动教练车，其优点有：

（1）开发难度低。

市场配套产品成熟度较高，比较容易达到既定的性能目标。

（2）开发成本低。

开发周期短，产品短期内能上市，见效快。

（3）生产投入低。

生产可以沿用现有生产设备，基本可以做到混线生产。

国内也出现了采用蓄电池或电缆供电的电动教练车，这些产品都存在着一些致命的问题，导致纯电动教练车没能大规模普及。

（1）集成水平较低。

改装后的车辆状态变化明显，无法通过国家标准审查，不能正常上户。

（2）改装手段落后。

对车辆结构破坏较大，影响整车性能，缩短使用寿命，且无法大批量规范化生产。

（3）操控感觉差。

由于没有专门的控制和模拟系统，纯电动教练车和燃油车辆在操控感觉上完全不同，实际培训效果差。

（4）持续行驶里程低。

蓄能装置能量密度低或者充电线缆长度有限，都影响了教练车的正常使用。

如何改善现有纯电动教练车的缺点，成为电动教练车能否大规模推广、应用的关键。

下面将以某前置前驱车型为例，对燃油车型开发电动教练车进行具体描述。

1总体方案

1.1设计要求

（1）开发车型与原燃油车型一致，为四门两盖、五座车型。

（2）基于现有前置前驱燃油车型改制，对白车身不做非必要的改动。

（3）完全使用电能作为驱动能源，能源系统使用带电源管理系统的锂电池。

（4）达到2016—2020年中央财政新能源汽车推广应用补助标准，最大车速≥100km/h，最大爬坡度20%，保证单次充电后150km续驶里程。

（5）保留离合器和变速器系统，能模拟普通车辆的操作，控制系统需设置怠速系统。

（6）满足GB7258—2012《机动车运行安全技术条件》的要求，能获取牌照和上路行驶。

（7）满足GB/T28382—2012《纯电动乘用车技术条件》的要求。

（8）满足国家对驾驶教练车辆GB7258、GB18565的技术要求，达到JT/T198中规定的二级车以上技术条件。

1.2布置方案

（1）将原动力总成中发动机换为电动机，传动系统部件（离合器、变速器等）保留，采用直连方式连接（图1）。设计新的悬置系统，保证使用原车悬置安装点。

（2）去除机舱内的进、排气系统，在动力总成上方增设电气安装板，安装电机控制器、充电机、高压分线盒和DC—DC转换器。

（3）储能系统采用磷酸铁锂电池，根据空间布置分为两个电池包，一个位于后排座椅下原油箱位置，另一个位于后行李箱内，需考虑安全防护装置和内装饰。

（4）转向系统和制动系统基本保持原车状态。制动系统增设电动真空泵和真空罐。转向助力油泵安装在驱动电机上，通过皮带带动。转向参数和制动力参数根据整车质量和轴荷变化进行调整。

（5）对白车身不做结构性调整，可去除无用的安装结构，增设电池包安装和线缆安装结构（图2）。

1—电机控制系统和充电机总成2—驱动电机带变速器总成

3—前电池包总成4—后电池包总成

1.3小结

本方案采用成熟的车身平台，配置新的电驱动动力总成，继承了原车型的车身、底盘、附件和内外饰总成，这些都是经过大批量生产实践和用户使用验证的。

该方案成熟稳定，并且80%以上的系统和总成都可直接沿用，既降低了开发风险，又减少了开发和生产成本，而且采用电驱动在NVH性能、动力性能、操控性能和可靠性等方面都体现出了明显的优势。

2驱动系统参数计算

2.1系统参数计算流程

根据需要的整车参数和性能指标要求，通过分析计算，确定满足目标性能的动力系统参数。

其主要流程如图3所示。

2.2驱动电机参数计算

2.2.1计算用基本参数列表

计算用基本参数如表1所示。

2.2.2参数取值说明

（1）空气阻力系数。

根据同类车型的比较，初步确定空气阻力系数为0.32。

（2）迎风面积。

根据车身外表面及各种附件的数模投影计算出迎风面积A=2.068m2。

3结论

经过上述布置和计算校核，以前驱燃油车型为基础开发纯电动教练车是可行的。

由于使用了锂电池及新增了电气设备，整车采购成本比原车高一倍以上，但根据中央财政对新能源汽车推广应用补助政策，电动教练车可以获得国家补贴，同时各省市还对新能源车辆有地方性的补贴。再加上国家对新能源车辆免税、不限牌等种种优惠政策，实际采购成本还可能会低于常规车型。

电动教练车在节能减排上效果明显，同时维护简单、使用效率高、使用费用低，能明显降低驾驶培训的成本。随着社会对节能减排的呼声越来越高和政府的积极导向，教练车这个相对封闭的领域也会慢慢地向着新能源方向发展，此时开发纯电动教练车也是顺应市场发展的趋势。

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收稿日期：2015?06?30

作者简介：肖黎明（1978—），男，陕西人，助理工程师，技术总监，从事汽车开发过程中的总体设计和结构设计工作。

谷雨（1980—），男，新疆人，助理工程师，造型设计总监，从事汽车开发中的总体设计和造型设计工作。