純電動(dòng)汽車動(dòng)力總成系統(tǒng)匹配技術(shù)分析

段飛96625部隊(duì)

純電動(dòng)汽車動(dòng)力總成系統(tǒng)匹配技術(shù)分析

段飛96625部隊(duì)

在純電動(dòng)車的開發(fā)過程中，動(dòng)力總成系統(tǒng)匹配是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其中涉及到對(duì)電池組、電機(jī)等部件的合理選型，要保證這些部件高效區(qū)域與電動(dòng)汽車頻繁運(yùn)行區(qū)域的匹配性?；谝陨希疚膹募冸妱?dòng)車動(dòng)力總成系統(tǒng)分析入手，綜述了當(dāng)前純電動(dòng)車動(dòng)力總成系統(tǒng)的匹配技術(shù)，旨在為相關(guān)研究提供參考。

純電動(dòng)車；動(dòng)力總成系統(tǒng)；匹配技術(shù)

前言

純電動(dòng)車有著節(jié)能性好、效率高、環(huán)保性好的特點(diǎn)，對(duì)于解決能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)有著重要的意義。但純電動(dòng)車受到電池能量密度和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率的限制也存在著充電時(shí)間長(zhǎng)、行駛路程短的缺陷，這就需要積極利用動(dòng)力總成系統(tǒng)匹配技術(shù)來實(shí)現(xiàn)動(dòng)力總成系統(tǒng)關(guān)鍵部件高效區(qū)域與其運(yùn)行區(qū)域之間的匹配，以此來提升其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作效率，克服純電動(dòng)車行駛路程短的缺陷，從而推進(jìn)純電動(dòng)車的推廣和應(yīng)用。基于以上，本文簡(jiǎn)要分析了純電動(dòng)車動(dòng)力總成系統(tǒng)的匹配技術(shù)。

1 純電動(dòng)車動(dòng)力總成系統(tǒng)分析

動(dòng)力總成系統(tǒng)是純電動(dòng)車的智能核心，通常也稱之為整車控制器。動(dòng)力總成系統(tǒng)以鑰匙開關(guān)、信號(hào)、擋位信號(hào)、踏板控制信號(hào)以及車速信號(hào)為基礎(chǔ)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)車輛行駛模式的識(shí)別，通過設(shè)定的控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)純電動(dòng)車動(dòng)力系統(tǒng)的控制，以此來滿足純電動(dòng)車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性等方面的需求[1]。對(duì)于純電動(dòng)車來說，其車輛行駛模式主要有常規(guī)模式、動(dòng)力模式和經(jīng)濟(jì)模式三種，將加速踏板控制信號(hào)和電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)作為信號(hào)輸入，將目標(biāo)轉(zhuǎn)矩作為輸出，采用模糊控制閥能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)純電動(dòng)車的控制。

動(dòng)力總成系統(tǒng)主要包括兩個(gè)部分，分別是電力發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件部分以及變速器及其附件部分，其中發(fā)動(dòng)機(jī)是純電動(dòng)車的心臟，而變速器則是動(dòng)力傳輸和變換的中樞控制系統(tǒng)。動(dòng)力總成系統(tǒng)決定了純電動(dòng)車的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和環(huán)保性，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)機(jī)械的精度要求較高，涉及到眾多的高端技術(shù)，是電動(dòng)車企業(yè)核心技術(shù)之一，也是保證電動(dòng)車企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素。

在純電動(dòng)車開發(fā)的過程中，動(dòng)力總成系統(tǒng)的匹配至關(guān)重要，在匹配的過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)動(dòng)力總成系統(tǒng)中的電池組、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等部件進(jìn)行合理的選型，以此來保證這些關(guān)鍵部件高效區(qū)域與電動(dòng)車頻繁運(yùn)行區(qū)域的匹配性。

2 純電動(dòng)車動(dòng)力總成系統(tǒng)匹配技術(shù)探討

2.1 對(duì)電動(dòng)車動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行區(qū)域的分析技術(shù)

電動(dòng)車工況的影響因素眾多，例如城市道路特征、交通狀況、地理特征等都會(huì)對(duì)電動(dòng)車行駛工況產(chǎn)生影響，對(duì)于不同城市來說，電動(dòng)車頻繁運(yùn)行的區(qū)域也有著一定的差異性，因此對(duì)電動(dòng)車動(dòng)力總成系統(tǒng)的需求也不盡相同。這就要求根據(jù)地域的差異性來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車行駛工況的針對(duì)性開發(fā)，通過具體的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來得出電動(dòng)車動(dòng)力總成系統(tǒng)使用頻繁的工作區(qū)域，以此來實(shí)現(xiàn)動(dòng)力總成系統(tǒng)的匹配性，優(yōu)化純電動(dòng)車的整體性能。當(dāng)前許多學(xué)者都以車速信息為基礎(chǔ)構(gòu)建了電動(dòng)車的行駛工況。例如杜愛民等就采用了聚類分析法對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)片段進(jìn)行了有效處理，根據(jù)處理后運(yùn)動(dòng)學(xué)片段的特征值來組合構(gòu)建了電動(dòng)車在實(shí)際運(yùn)行中的各種工況，例如交通擁擠行駛工況、交通暢通行駛工況以及綜合形式工況等，W.T. Hung及D.S.Eisinger等采用了微路徑法，通過速度-加速度概率分布來構(gòu)建了電動(dòng)車行駛的道路工況[2]。

2.2 動(dòng)力總成模擬仿真技術(shù)

在對(duì)純電動(dòng)車動(dòng)力總成系統(tǒng)中關(guān)鍵部件參數(shù)選擇和設(shè)置的過程中，模擬仿真分析技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛，模擬仿真技術(shù)能夠迅速的縮小參數(shù)選擇范圍，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)純電動(dòng)車動(dòng)力總成系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化，開發(fā)出具有匹配性的控制策略，這對(duì)于純電動(dòng)車動(dòng)力總成系統(tǒng)的匹配性研究和開發(fā)有著重要的意義。國(guó)外對(duì)電動(dòng)汽車的模擬仿真技術(shù)較為先進(jìn)，并開發(fā)了多種先進(jìn)的純電動(dòng)汽車仿真軟件，對(duì)于純電動(dòng)車動(dòng)力總成匹配的研究有著積極的推動(dòng)作用。美國(guó)能源實(shí)驗(yàn)室就開發(fā)量一款名為SIMOLEV的模擬仿真軟件，其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)純電動(dòng)車動(dòng)力總成系統(tǒng)關(guān)鍵部件參數(shù)的模擬仿真設(shè)置，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)道路工況的匹配性選擇[3]。而國(guó)內(nèi)對(duì)于純電動(dòng)車動(dòng)力總成系統(tǒng)的模擬仿真匹配也有著深入的研究，例如上海交大的羌嘉曦等就對(duì)純電動(dòng)汽車形式過程中電池組的動(dòng)態(tài)進(jìn)行了仿真分析；遼寧工業(yè)大學(xué)的陳勇則對(duì)純電動(dòng)汽車的異步電機(jī)進(jìn)行了模擬，仿真了純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力性能。

2.3 動(dòng)力總成系統(tǒng)臺(tái)架性能試驗(yàn)分析技術(shù)

純電動(dòng)車動(dòng)力總成系統(tǒng)關(guān)鍵部件及系統(tǒng)性能的測(cè)試是動(dòng)力總成系統(tǒng)匹配中的關(guān)鍵步驟，通過純電動(dòng)汽車試驗(yàn)臺(tái)可以完成相關(guān)試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)純電動(dòng)車動(dòng)力總成系統(tǒng)的匹配性評(píng)價(jià)，這就能夠?yàn)閮?yōu)化控制策略提供有效的依據(jù)，當(dāng)前許多汽車公司在純電動(dòng)車研發(fā)中都建立了電動(dòng)汽車試驗(yàn)臺(tái)，例如豐田公司、通用公司等，相較于國(guó)外汽車公司而言，我國(guó)電動(dòng)汽車企業(yè)對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的建立還比較少。而關(guān)于純電動(dòng)車動(dòng)力總成系統(tǒng)臺(tái)架性能試驗(yàn)的研究相對(duì)較多，例如J.C.Balda就開發(fā)了純電動(dòng)汽車動(dòng)力總成系統(tǒng)的試驗(yàn)臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)整個(gè)工作過程的模擬，對(duì)能源系統(tǒng)的工作過程進(jìn)行了模擬，這對(duì)于推動(dòng)純電動(dòng)車動(dòng)力總成系統(tǒng)匹配技術(shù)的發(fā)展有著積極的作用。

2.4 電動(dòng)車底盤測(cè)功機(jī)及道路試驗(yàn)

以底盤測(cè)功機(jī)為基礎(chǔ)，對(duì)純電動(dòng)車進(jìn)行整車試驗(yàn)，這能夠?qū)β访鏍顩r以及環(huán)境條件等影響進(jìn)行排除，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)工況的復(fù)現(xiàn)。在電動(dòng)汽車行使的過程中，電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸上會(huì)存在荷載作用，通過底盤測(cè)功機(jī)則能夠?qū)奢d進(jìn)行模擬，這對(duì)于純電動(dòng)車動(dòng)力總成系統(tǒng)匹配效果的分析和評(píng)估有著積極的意義，例如王偉等就以底盤測(cè)功機(jī)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)車能耗及排放的測(cè)試。

結(jié)論

綜上所述，能源問題和環(huán)保問題是制約人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要問題，隨著人們節(jié)能環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，純電動(dòng)車逐漸興起，純電動(dòng)車有著節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，但也存在行駛路程短、充電時(shí)間長(zhǎng)的缺陷，對(duì)純電動(dòng)汽車動(dòng)力總成系統(tǒng)的研究和分析有助于改善純電動(dòng)車的性能。本文從臺(tái)架試驗(yàn)、模擬仿真、底盤測(cè)功機(jī)以及道路試驗(yàn)等幾個(gè)方面分析了純電動(dòng)汽車動(dòng)力總成系統(tǒng)的匹配技術(shù)，旨在為純電動(dòng)車的開發(fā)和性能優(yōu)化提供參考。

[1]熊明潔,胡國(guó)強(qiáng),閔建平.純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)選擇與匹配[J].汽車工程師,2011,05∶36-38+52.

[2]李洪斌,王健,于京諾.基于驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)特性的純電動(dòng)車動(dòng)力總成匹配設(shè)計(jì)方法[J].機(jī)械設(shè)計(jì),2015,02∶17-21.

[3]陽洋,王傅忠,黃菊花.增程式電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)仿真匹配分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2014,09∶58-61.