插電式混合動(dòng)力汽車(chē)變速器動(dòng)力匹配與試驗(yàn)

裴錦雲(yún) 王振

摘 要：隨著當(dāng)前我國(guó)環(huán)境污染和能源枯竭的問(wèn)題逐漸的嚴(yán)重，所以，開(kāi)始逐漸的研究和推廣各種新能源汽車(chē)，并且研究也在不斷的深入。在現(xiàn)如今種類(lèi)繁多的新能源汽車(chē)中，插電式混合動(dòng)力汽車(chē)既具有純電動(dòng)汽車(chē)的優(yōu)勢(shì)又具有混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的優(yōu)勢(shì)，它可以通過(guò)外部電網(wǎng)進(jìn)行充電，這大大的降低了汽車(chē)的使用成本，又能保證足夠的續(xù)駛里程，還降低了對(duì)燃油的依賴。所以，在當(dāng)前插電式混合動(dòng)力汽車(chē)已經(jīng)成為一個(gè)研究和發(fā)展的重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：插電式混合動(dòng)力汽車(chē);動(dòng)力性匹配;動(dòng)力中斷

插電式混合動(dòng)力汽車(chē)是通過(guò)以動(dòng)力電池的荷電狀態(tài)值為基本的依據(jù)，會(huì)使車(chē)輛具有兩種模式，分別是電量維持模式與電量消耗模式，當(dāng)車(chē)輛因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間放置動(dòng)力電池出現(xiàn)嚴(yán)重饋電或是電系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況時(shí)，那么車(chē)輛將處于內(nèi)燃機(jī)模式，以上三種車(chē)輛工作模式下，動(dòng)力源將會(huì)具有不同的功率特性，但是需要注意的是它們實(shí)現(xiàn)與輪邊負(fù)載特性的匹配時(shí)都需要依靠同一套傳動(dòng)系統(tǒng)，這一特點(diǎn)將會(huì)給傳動(dòng)系參數(shù)的確定帶來(lái)了非常大的困難。

1 計(jì)算基本輸出、輸入特性

1.1 車(chē)輛不同工作模式下的動(dòng)力性設(shè)計(jì)

動(dòng)力性匹配設(shè)計(jì)的前提條件是車(chē)輛在不同工作模式下動(dòng)力性的具體設(shè)計(jì)要求，其中主要包括后備功率、最高車(chē)速以及最大坡道的起步能力等幾個(gè)方面。

第一輪，首先需要將EMT樣機(jī)安裝到原先配備手自一體變速器上，并且使用直列式4缸汽油機(jī)前置前驅(qū)的B級(jí)車(chē)上，然后試制一輛插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)。當(dāng)原來(lái)的車(chē)輛在坡道上行駛的時(shí)候，這時(shí)風(fēng)阻與前、后車(chē)輪接地點(diǎn)的空氣升力將會(huì)非常的小，所以可以將這些因素忽略，而經(jīng)過(guò)對(duì)前輪接地點(diǎn)最大附著力計(jì)算可知與原車(chē)相比較，插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的前艙將增加電機(jī)與電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，后艙增加動(dòng)力電池，可暫且認(rèn)為插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)存在與原車(chē)的質(zhì)量分配關(guān)系呈現(xiàn)出相同的情況。因此，在制定不同車(chē)輛的工作模式的最大坡起能力時(shí)，要充分的考慮車(chē)輛的各種行駛。當(dāng)車(chē)輛的動(dòng)力電池SOC值較高的情況下，CD模式相對(duì)來(lái)說(shuō)要更為適合行駛在城市工況的短距離情況下，而動(dòng)力電池SOC值較低或司機(jī)預(yù)計(jì)行駛距離較長(zhǎng)時(shí)，CS模式較為適用，能夠有效地降低動(dòng)力電池的充放電次數(shù)，提高其使用壽命。而如果車(chē)輛處于CS模式，那么按照電機(jī)額定功率，然后配合發(fā)動(dòng)機(jī)的話，車(chē)輛將會(huì)非常的穩(wěn)定，并且還能夠獲得更多的動(dòng)力性。但車(chē)輛如果長(zhǎng)期處于閑置的狀態(tài)下，那么動(dòng)力電池將會(huì)嚴(yán)重饋電，那么這時(shí)就比較適用ICE模式[1]。

2 原理樣車(chē)試驗(yàn)驗(yàn)證

2.1 工況試驗(yàn)結(jié)果

大部分的時(shí)候，插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)優(yōu)先使用的大部分都是CD模式，在車(chē)輛的電池電量發(fā)生不足的時(shí)候，能量管理策略會(huì)自動(dòng)的切換整車(chē)的工作模式，然后轉(zhuǎn)換成CS模式。兩種模式中，CD模式更加的適用于城市短距行駛，而CS模式則更加的適合長(zhǎng)距行駛，司機(jī)如果可以根據(jù)目的地，手動(dòng)的切換行駛模式，那么插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)將會(huì)將最大的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，因此，之所以在原理樣車(chē)上能夠設(shè)置切換模式的功能，是為了方便司機(jī)手動(dòng)切換模式。由于NEDC工況下無(wú)需進(jìn)行爬坡，車(chē)輛在CD模式時(shí)，電機(jī)僅僅只需要使用2/3檔速比向輪邊提供動(dòng)力即可，具體來(lái)說(shuō)，就是當(dāng)插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)速達(dá)到65 km·h-1的時(shí)候，才會(huì)由2檔切換到3檔，以此保證司機(jī)不需要進(jìn)行頻繁換檔，在一定程度上能夠有效地提升駕駛的舒適性。通過(guò)利用回饋制動(dòng)功能，電機(jī)可以回收18.5%的制動(dòng)能，通常百公里所需要的電量為16.58 kWh。但是以上數(shù)值主要是根據(jù)在電池滿電的前提條件下，車(chē)輛以CD模式完成兩次NEDC工況，在車(chē)輛停止行駛之后，將電池充滿，并利用電度表仔細(xì)的測(cè)量電池中的能量，基于這個(gè)方式就能夠得到有效地車(chē)輛百公里耗電量。

2.2 動(dòng)態(tài)切換過(guò)程的分析

當(dāng)車(chē)輛在行駛過(guò)程中的車(chē)速為30km·h-1，并且EMT是2檔的時(shí)候，測(cè)試數(shù)據(jù)顯示CS模式向CD模式切換的完整過(guò)程，當(dāng)時(shí)間的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致觸發(fā)模式切換系統(tǒng)，而降為;而時(shí)，動(dòng)力切換執(zhí)行系統(tǒng)大約會(huì)需要耗費(fèi)100 ms斷開(kāi)路徑，當(dāng)對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速之后，也需要耗費(fèi)建立路徑，之后離合器開(kāi)始分離。

在發(fā)生上述的過(guò)程之前，油門(mén)已經(jīng)被完全的松開(kāi)，因此，在分離離合器前，不需要再將降低至0 N·m。當(dāng)?shù)臅r(shí)候，離合器分離，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)，最終停止旋轉(zhuǎn)[2]。

當(dāng)EMT處于CS模式時(shí)，且車(chē)速為41.5 km·h-1的時(shí)候，2檔在向3檔切換的過(guò)程中，并且時(shí)間t=1.4 s的期間會(huì)觸發(fā)切換檔位功能，TICE則開(kāi)始發(fā)生下降，并且離合器也將同步開(kāi)始分離，也會(huì)向輪邊進(jìn)行動(dòng)力輸出，在切換檔位的過(guò)程中能夠確保輪邊無(wú)動(dòng)力中斷;當(dāng)?shù)臅r(shí)候，離合器將完全結(jié)合，與會(huì)實(shí)現(xiàn)第二次此消彼長(zhǎng)的過(guò)程，按照模式下的能量管理策略，車(chē)輛將會(huì)重新的變成由發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行動(dòng)力輸出[3]。

雖然檔位切換的過(guò)程偏長(zhǎng)，但是由于電機(jī)持續(xù)的向輪邊給予動(dòng)力支持，所以，在行車(chē)的過(guò)程中動(dòng)力中斷的是不會(huì)感受到的。

3 總結(jié)

綜上所述，本文對(duì)于基本輸出、輸入特性計(jì)算、原理樣車(chē)試驗(yàn)驗(yàn)證進(jìn)行了簡(jiǎn)單的論述，并詳細(xì)的闡述了插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的模式切換。

參考文獻(xiàn)：

[1]明輝，謝紅軍，秦大同.電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配方法的研究[J].汽車(chē)工程，2013，35（12）：1068.

[2]鄧元望，王兵杰，張上安等.基于混沌遺傳算法的PHEV能量管理策略優(yōu)化[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，40（04）：42-48.

[3]吳曉剛，盧蘭光.插電式串聯(lián)混合動(dòng)力汽車(chē)的系統(tǒng)匹配與仿真[J]. 汽車(chē)工程，2013，35（07）：573-582.

作者簡(jiǎn)介：裴錦雲(yún)（1989-），男，湖北松滋人，本科，試驗(yàn)工程師，研究方向：新能源汽車(chē)動(dòng)力總成試驗(yàn)。