電動(dòng)汽車(chē)多檔AMT經(jīng)濟(jì)性換檔策略的研究

蔣樹(shù)勛 林中蔚

摘 ?要：該文針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)多檔變速箱換檔策略，提出一種以動(dòng)力及傳動(dòng)部件試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以最高能量效率為目標(biāo)的策略。通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)部件性能、電機(jī)效率的萬(wàn)有特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立數(shù)學(xué)模型;以不同車(chē)速、不同牽引力、在不同工作檔位上的系統(tǒng)效率，進(jìn)行匹配計(jì)算，以能量效率最高為目標(biāo)，得到的換檔規(guī)律，作為換檔策略，顯著改善整車(chē)經(jīng)濟(jì)性能。

關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車(chē);經(jīng)濟(jì)性;變速箱;換擋策略

中圖分類(lèi)號(hào)：U462 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)整車(chē)能耗水平，是汽車(chē)先進(jìn)性能的體現(xiàn)，是受市場(chǎng)及客戶(hù)關(guān)注度高的技術(shù)指標(biāo)。在總質(zhì)量較大的商用車(chē)領(lǐng)域的多檔變速傳動(dòng)的換檔策略，對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)能耗影響大，目前已有大量的研究。

在換擋規(guī)律的策略研究方面，建立汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)值模型，制定換擋規(guī)律，對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)模型進(jìn)行仿真，有的還進(jìn)行了相關(guān)的變速箱臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證。受制于數(shù)學(xué)模型的定性描述，參數(shù)偏差大，換檔規(guī)律盡管經(jīng)過(guò)多次標(biāo)定，工況變化后，效果大多不理想。

基于大量工程實(shí)踐，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋、變速箱各檔、電機(jī)和電機(jī)控制器進(jìn)行效率特性試驗(yàn)，建立萬(wàn)有特性曲線模型，通過(guò)分析計(jì)算，不同車(chē)速、不同牽引力、在不同檔位上的系統(tǒng)總效率，以符合電機(jī)工作范圍，能量效率最高的檔位作為目標(biāo)檔位，匯總不同車(chē)速、牽引力下的效率最高的檔位譜，在此基礎(chǔ)上制定換檔策略。此方法計(jì)算工作量大，需要通過(guò)分析清除部分無(wú)效數(shù)據(jù)。

該換檔策略創(chuàng)新點(diǎn)在于，通過(guò)此方法獲得的經(jīng)濟(jì)性換檔策略，在總成性能數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，只需要對(duì)傳動(dòng)鏈標(biāo)定，標(biāo)定后的策略工況適應(yīng)性高，根據(jù)車(chē)速和牽引力，懸置合理的檔位，既可以跳檔，也可以順序換檔，提高換檔平順性。

1 經(jīng)濟(jì)性換檔策略

首先通過(guò)試驗(yàn)獲得驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)萬(wàn)有特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，變速箱各檔位傳動(dòng)萬(wàn)有特性數(shù)據(jù)，電機(jī)及控制器的效率萬(wàn)有特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.1 變速箱輸出扭矩

將車(chē)速V和驅(qū)動(dòng)牽引扭矩T0作為輸入，通過(guò)驅(qū)動(dòng)橋MAP數(shù)據(jù)通過(guò)插值法算出AMT輸出扭矩T1。以車(chē)速V為橫坐標(biāo)，驅(qū)動(dòng)牽引扭矩T縱坐標(biāo)。通過(guò)插值法能計(jì)算出任意牽引扭矩和在不同車(chē)速下的效率f0。

1.6 制定最佳效率檔位譜

按照同樣的方式，在不同的驅(qū)動(dòng)牽引扭矩T0， 重復(fù)以上過(guò)程，最終形成車(chē)速、驅(qū)動(dòng)牽引力下的，效率最高的檔位數(shù)據(jù)組，該數(shù)據(jù)組對(duì)應(yīng)的MAP圖如圖1所示。

1.7 經(jīng)濟(jì)性換檔策略

利用車(chē)速-牽引力-檔位MAP圖數(shù)據(jù)，在任意車(chē)速、驅(qū)動(dòng)牽引力下，以效率最高的檔位作為目標(biāo)檔位，以此建立經(jīng)濟(jì)性換檔策略。

用同樣的方法，可以獲得能量回收工況，以車(chē)速、回收驅(qū)動(dòng)力下的，效率最高的檔位數(shù)據(jù)組，作為目標(biāo)檔位，以此建立能量回收的經(jīng)濟(jì)性換檔策略。

2 仿真及試驗(yàn)驗(yàn)證

2.1 仿真對(duì)比驗(yàn)證

以某型6 t純電動(dòng)物流車(chē)，通過(guò)試驗(yàn)獲得變速箱、電機(jī)、電機(jī)控制性能參數(shù)。建立整車(chē)動(dòng)力學(xué)參數(shù)，通過(guò)分析得到最佳經(jīng)濟(jì)性檔位MAP數(shù)據(jù)，循環(huán)工況選取C-WTVC的市區(qū)工況（在驅(qū)動(dòng)橋的臺(tái)架數(shù)據(jù)里缺少5 km以下的數(shù)據(jù)，分析省略了5 km以下的數(shù)據(jù)，同時(shí)利用了試驗(yàn)滑行數(shù)據(jù)），從結(jié)果對(duì)比來(lái)看，通過(guò)該文方法獲得的經(jīng)濟(jì)性換檔策略比常規(guī)按照車(chē)速與油門(mén)踏板確定的換檔策略，電耗降低3.4%。

C-WTVC的市區(qū)工況，經(jīng)濟(jì)性策略效率圖譜和一般策略效率圖譜，經(jīng)濟(jì)性效率圖譜，高效區(qū)更集中，如圖2和圖3所示。

2.2 試驗(yàn)驗(yàn)證

先對(duì)試驗(yàn)樣車(chē)進(jìn)行磨合，同時(shí)通過(guò)滑行獲得車(chē)輛道路阻力數(shù)據(jù)。

在重型轉(zhuǎn)轂上，采用原有策略，按照GB/T 18386進(jìn)行C-WTVC的市區(qū)工況試驗(yàn)，百公里電耗是41.6 kW·h。

同樣車(chē)輛在重型轉(zhuǎn)轂采用經(jīng)濟(jì)性換檔策略，按照GB/T 18386進(jìn)行C-WTVC的市區(qū)工況試驗(yàn)，百公里電耗是40.3 kW·h。

對(duì)比仿真和試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，經(jīng)濟(jì)性換檔車(chē)輛電耗降低均在3%以上，取得了較好的效果。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)該方法獲得的經(jīng)濟(jì)性換檔策略，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)效率高，同時(shí)電機(jī)經(jīng)常工作在高效區(qū)發(fā)熱少，可靠性也能得到提升。同理，該方法也可以用于傳動(dòng)內(nèi)燃及多檔AMT變速箱的換檔策略研究中。

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