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在传统能源商用车领域,发动机的性能和匹配是影响油耗的关键因素;同理,在新能源商用车领域,电机的性能和匹配也是影响电耗的关键。但是,很多电动卡车用户在购车时重点关注电池品牌和电量,很少关注电机品牌和各项参数,在本文中,商车邦将从电机匹配角度来分析其对电耗的影响。

电机对电耗的影响

电机匹配的原则是“多大的马就拉多大的车”。电机在额定工况的效率为94%—96%;在高效区间、经济巡航工况的效率为95%—97%;在低速起步或大扭矩爬坡工况的效率为88%—93%;在极限峰值过载工况的效率为85%—90%。

如果电机参数与使用场景匹配错误就会导致电耗增加。在“小马拉大车”的时代,车辆为了追求高承载,发动机或电机只能提升转速以最大功率输出,或导致油耗或电耗较高;但是“大马拉小车”,发动机或电机性能过剩,相对于略小排量发动机或略小功率电机,则油耗或电耗也会相对提升。

电机匹配需要考虑的因素

电动卡车的电机匹配是一项非常严谨的设计工作。先确定电机的类型,例如:同步电机和异步电机。目前电动卡车主要使用永磁同步电机,兼顾效率、功率密度与成本,再根据使用场景来识别车辆行驶的关键要素。例如:根据车辆满载的最高车速、长上坡(10公里以上)平均坡度来计算电机的额定功率和额定扭矩,电机可以长时间稳定输出;根据车辆满载的最大加速度、最大爬坡度(短坡)来计算峰值功率与峰值扭矩,电机最多只能坚持30—60秒,然后就会高温限扭。最后再根据变速箱的各挡速比、后桥速比、轮胎尺寸等参数来计算电机的最高转速、电压、电流。

电机匹配的流程如下:先进行模拟仿真计算,然后搭建动力传动台架进行测试,最终在整车和用户实际使用场景当中进行测试,还有高温、高原、高寒的环境测试等。进行多轮标定之后,最终确定电机、变速箱、后桥、轮胎等各项参数。用户不能随意更改以上参数,否则电耗会出现较大提升。例如:很多用户为了提升电动轻卡的承载能力,将7.00轮胎更换位7.50轮胎、8.25轮胎等,相同标载情况下,电耗就会增加5%—8%。

电动轻卡的电机选择

目前电动轻卡有重载的发展趋势,因此电机的峰值功率在持续提升,从最初的140kW,逐步提升到160、180、190、210、230kW,变速箱从单挡提升到双挡。目前,很多电动轻卡用户在电机选择上存在误区:盲目追求大功率。

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城市配送电动轻卡配单挡电驱桥,电机峰值功率160kW

标载城市配送场景:在北方平原区域,最大行驶速度为80km/h(城市快速路),建议选择峰值功率140kW、额定功率70kW的电机;在南方丘陵区域,有3公里的长上坡,建议选择峰值功率160kW、额定功率80kW的电机;在西南山区,经常有10公里以上的大长坡,则建议选择峰值功率190kW,额定功率100kW的电机。

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重载电动轻卡,选用中央驱动配两挡变速箱

重载城际运输场景:在北方平原区域,高速公路上行驶速度为90km/h(车辆限速),建议选择峰值功率160kW、额定功率80kW的电机;在南方丘陵区域,高速公路上有最大6%的上坡,建议选择峰值功率210kW、额定功率100kW的电机;在西南山区,高速公路有20公里以上的长坡,则建议选择峰值功率230kW,额定功率140kW的电机。

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电动轻卡两挡电驱桥主要解决重载爬坡问题

很多用户认为:两挡电驱桥比单挡电驱桥更节约电耗,其实这也存在误区。由于目前电动轻卡的两挡电驱桥换挡逻辑通常为速度阈值,即小于40km/h时选择头挡(速比25.X),大于40km/h时选择二挡(速比11.X),没有自称重系统,无法判断自身重量,在轻载城市工况、重载高速工况下并没有发挥省电作用,反之电耗还会相对增加。另外,由于两挡之间的速比相差太大,换挡时存在较大顿挫,故障率较高。轻卡两挡电驱桥的设计初衷是解决西南山区重载爬长坡(电机峰值功率大于210kW)的问题,而不是解决降低电耗的问题。

电动重卡的电机选择

电动重卡的使用场景包括矿区重载、资源类运输、城际运输、高频倒短等。对于矿区重载场景要看具体工况,如果是“重载下、空载上”,电机选择更多考虑重载下坡的电机缓速制动,可选择峰值功率480kW,采用激进回收模式可最大施加330kW的制动功率。如果是“重载上、空载下”,电机匹配要考虑重载爬坡的额定功率,选择峰值功率600kW。

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8×4重载自卸电动车,配大功率水冷电机

对于资源类运输、城际运输、高频倒短等场景,建议选择多电机方案,可以根据实际工况来选择不同的驱动策略,以达到降低电耗的效果。例如6×4电动重卡,选择双电驱桥,每个电驱桥配一台峰值功率240kW、额定功率120kW的电机。在起步或爬短坡时,两台电机以峰值功率驱动;在高速行驶时,两台电机以额定功率驱动;在低速行驶或空载行驶时,只安排一台电机驱动。这种双电机驱动策略相对于单电机可降低10%的电耗。

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6×4电动重卡配双电机,在多策略下可降低电耗10%

电机的未来发展

在2026年北京车展上,很多企业展示了最新款的电机,电压平台已经提升到800V和1000V,最高转速已经提升到2万转/分钟,未来还要提升到2.4万和3万转/分钟。对于电动中VAN、电动轻卡,未来会使用800V、2万转/分钟的高效能电机,相对于400V、1.2万转/分钟的电机可节约电耗6%左右;对于电动重卡,重载需要低转速大扭矩,如果使用2万转/分钟的电机还要匹配更大速比的传动系,能量损失也会增加,判断未来会升级到1000V、1.2万转/分钟的电机,相对于目前主流的600V、1.2万转/分钟的电机可以降低电耗4%左右。