純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配及整車(chē)控制策略研究

周林

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，為了實(shí)現(xiàn)城市發(fā)展與生態(tài)健康可持續(xù)發(fā)展共同進(jìn)步的發(fā)展目標(biāo)，我國(guó)越來(lái)越重視綠色環(huán)保的發(fā)展理念。交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展也逐漸向這一發(fā)展理念靠攏，綠色環(huán)保的新能源純電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)運(yùn)而生，也得到了越來(lái)越多的重視與認(rèn)可。綠色環(huán)保和可充電電池提供動(dòng)力的汽車(chē)發(fā)展已經(jīng)成為了新的趨勢(shì)。本文從純電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀及動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配角度入手進(jìn)行分析，探究了純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配及整車(chē)控制的策略，以此希望推進(jìn)我國(guó)綠色環(huán)保新能源純電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，僅供參考。

關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車(chē) 動(dòng)力系統(tǒng) 參數(shù)匹配 整車(chē)控制

交通運(yùn)輸行業(yè)在不斷的發(fā)展改革中，為了緊跟國(guó)家發(fā)展，深入貫徹落實(shí)綠色環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，設(shè)計(jì)師們提出了純電動(dòng)汽車(chē)的設(shè)計(jì)理念，并將其大力推廣投入市場(chǎng)應(yīng)用也取得了一定的成績(jī)。這一新能源汽車(chē)也逐漸融入到人們的日常生活中，成為人們出行中的一種重要交通工具。純電動(dòng)汽車(chē)主要由電力驅(qū)動(dòng)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)力傳動(dòng)裝置等部分組成，而且純電動(dòng)汽車(chē)是由可充電電池將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能來(lái)為其提供動(dòng)力的。除此之外，純電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用的通常也是永磁無(wú)刷直流電機(jī)，這種電機(jī)在純電動(dòng)汽車(chē)的實(shí)際使用中提供了可靠的性能。當(dāng)前，雖然純電動(dòng)汽車(chē)由于對(duì)環(huán)境污染影響較小的優(yōu)勢(shì)有著優(yōu)良的發(fā)展前景，但其技術(shù)還不夠成熟，不乏存在一些不足之處，尤其是在其動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配及整車(chē)控制的問(wèn)題上，還需要相關(guān)人員進(jìn)行不斷的研究與優(yōu)化。

1 純電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

現(xiàn)如今，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的飛速發(fā)展，人們的生活水平也在日益攀升，越來(lái)越多的家庭都擁有了屬于自己的汽車(chē)，汽車(chē)數(shù)量不斷增加的同時(shí)也極大地加劇了汽車(chē)用油的資源消耗并使其持續(xù)保持增長(zhǎng)趨勢(shì)，能源資源的消耗問(wèn)題逐漸嚴(yán)重。與此同時(shí)，伴隨著能源消耗問(wèn)題的還有環(huán)境污染問(wèn)題，汽車(chē)排放的尾氣是城市環(huán)境污染的主要元兇[1]。我國(guó)的二氧化碳排放量也已經(jīng)位居世界第二的位置，全力緩解環(huán)境污染問(wèn)題已經(jīng)成為全國(guó)人民追求的目標(biāo)?；诖吮尘跋拢瑸榱藢?shí)現(xiàn)我國(guó)能源安全與環(huán)境保護(hù)的雙重可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，作為用二次電源為儲(chǔ)能方式的純電動(dòng)汽車(chē)可以有效地助力這一問(wèn)題，因此，黨和國(guó)家對(duì)于這一零排放、噪音低且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的能源汽車(chē)越來(lái)越重視，純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)技術(shù)的提高也成為了新時(shí)代發(fā)展的重要問(wèn)題。

2 純電動(dòng)汽車(chē)基本系統(tǒng)參數(shù)

純電動(dòng)汽車(chē)的基本系統(tǒng)參數(shù)是判定汽車(chē)性能的主要指標(biāo)之一，其主要包含兩個(gè)方面：第一，基本系統(tǒng)。這一參數(shù)不僅僅會(huì)直接影響到純電動(dòng)汽車(chē)本身的安全性，還會(huì)對(duì)汽車(chē)行駛路程的遠(yuǎn)近和使用壽命產(chǎn)生影響;第二，動(dòng)力性能。在純電動(dòng)汽車(chē)的基本系統(tǒng)參數(shù)中動(dòng)力性能也是重要指標(biāo)之一，這一指標(biāo)主要關(guān)聯(lián)的是汽車(chē)的最大的速度、最大的加速度以及爬坡性能，其對(duì)于汽車(chē)的整體性能的影響也是不容忽視的。

3 純電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)

純電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)也包含了兩部分。首先是驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)匹配，對(duì)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)說(shuō)，最重要的因素就是功率了，最大功率和額定功率可以說(shuō)是驅(qū)動(dòng)電機(jī)功能的直接體現(xiàn)形式，并且其對(duì)于汽車(chē)整體的性能也有著重要的效用，通常情況下在城市當(dāng)中需要限制汽車(chē)的行駛速度，純電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定功率可以有效地控制汽車(chē)在行駛過(guò)程中的最高速度以此實(shí)現(xiàn)環(huán)保的目標(biāo);其次對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)的電池來(lái)說(shuō)，電池組數(shù)量與電壓值是其重要的兩個(gè)因素，在電池的研發(fā)與制作過(guò)程中必須要適當(dāng)合理的配置電池組數(shù)量，使其最大輸出功率能夠完全滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)的最大功率，確保純電動(dòng)汽車(chē)在行駛過(guò)程中可以保持最大功率的輸出，安全穩(wěn)定的運(yùn)行[2]。

4 純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配及優(yōu)化

4.1 動(dòng)力性作匹配與優(yōu)化

傳統(tǒng)的對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)確定的一種匹配方式就是將動(dòng)力性作為整車(chē)參數(shù)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)，其主要參考動(dòng)力性能指標(biāo)因素，這一匹配優(yōu)化方式對(duì)于整車(chē)的成本特性較為注重，最常用于傳統(tǒng)車(chē)型和一些在動(dòng)力系統(tǒng)的部件上進(jìn)行電氣化改革的車(chē)型上，致力于用最少的變動(dòng)來(lái)最大程度的滿(mǎn)足整車(chē)的動(dòng)力需求。在純電動(dòng)汽車(chē)的基礎(chǔ)上，這種方法則普遍使用在汽車(chē)變速器檔位和速比的設(shè)計(jì)及換擋優(yōu)化中。

4.2 動(dòng)力系統(tǒng)部件的經(jīng)濟(jì)性與節(jié)能性?xún)?yōu)化匹配

雖然做好動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化可以滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)需求的動(dòng)力性能，但是對(duì)于其整車(chē)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)卻不單單只有動(dòng)力性能這一系統(tǒng)參數(shù)，其中整車(chē)系統(tǒng)運(yùn)行效率和續(xù)駛里程及能耗情況也都有著不容小覷的重要地位，而整車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)可以由不同的部件參數(shù)進(jìn)行排列組合，而不同的組合方式則可以為電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)生不同的節(jié)能能力與經(jīng)濟(jì)效益。那么，在對(duì)電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化匹配時(shí)，就需要將動(dòng)力系統(tǒng)中的某個(gè)部件的經(jīng)濟(jì)性能與節(jié)能能力也作為優(yōu)化目標(biāo)的一部分[3]。

4.3 整車(chē)角度出發(fā)對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)的綜合優(yōu)化

上述兩種系統(tǒng)參數(shù)匹配及優(yōu)化措施都是從整車(chē)角度出發(fā)的綜合考慮結(jié)果，其對(duì)于提升電動(dòng)汽車(chē)的整體性能與環(huán)保節(jié)能的能力都有著重要的作用力，但這一重要手段也會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)汽車(chē)的設(shè)計(jì)成本增加，因此，在進(jìn)行電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中，整車(chē)成本問(wèn)題也需要進(jìn)行一定程度的分析及考量。衡量動(dòng)力系統(tǒng)成本的因素主要可以體現(xiàn)為部件的體積與質(zhì)量，因而適當(dāng)合理的調(diào)整動(dòng)力系統(tǒng)部件的體積與質(zhì)量不僅能夠有效控制整體成本，還會(huì)一定程度上拓寬動(dòng)力系統(tǒng)的布置空間，從而提升能量的利用率，減少能源浪費(fèi)。

5 純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)控制策略分析

5.1 電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)

電機(jī)控制系統(tǒng)主要有以下兩個(gè)體現(xiàn)模式：第一，轉(zhuǎn)矩控制模式。在這一模式下，整車(chē)控制器會(huì)對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩值、電機(jī)運(yùn)行方向、電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的方式等因素的狀態(tài)信息進(jìn)行采集并傳輸給電機(jī)控制器，接著由電機(jī)控制器來(lái)做出相應(yīng)的指令及動(dòng)作;第二，轉(zhuǎn)速控制模式。這一控制模式下，整車(chē)控制器傳輸給電動(dòng)機(jī)控制器的狀態(tài)信息則會(huì)變更為電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速值、電機(jī)運(yùn)行方向以及電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)模式等。另外，電機(jī)控制器不僅能反應(yīng)電動(dòng)汽車(chē)基本的一些狀態(tài)信息，還能夠在其出現(xiàn)故障與異常的情況下及時(shí)檢測(cè)并傳達(dá)該狀態(tài)信息[4]。

5.2 能源系統(tǒng)控制

當(dāng)前市面上有很多類(lèi)型的純電動(dòng)汽車(chē)，因此，其也相應(yīng)的具有不同的能源管理系統(tǒng)，能源管理系統(tǒng)顧名思義是對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)能源轉(zhuǎn)換做出協(xié)調(diào)分配與控制的系統(tǒng)。這一管理系統(tǒng)對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，不僅僅需要滿(mǎn)足其動(dòng)力需求，最主要的工作是在這個(gè)大前提下能夠讓電動(dòng)汽車(chē)對(duì)其電池儲(chǔ)能達(dá)到最大效率的利用，并且在汽車(chē)減速過(guò)程中將一瞬間的制動(dòng)所產(chǎn)生的能量得到最大程度的回收，以此以保證純電動(dòng)汽車(chē)的能量效率最大化。

5.3 輔助系統(tǒng)控制

在輔助系統(tǒng)的控制下，對(duì)于普通的汽車(chē)來(lái)說(shuō)，如果在檔位或者加速踏板等部位發(fā)生了異常或故障的時(shí)候，可能會(huì)導(dǎo)致不正常加減速或倒車(chē)的問(wèn)題出現(xiàn)，或者在一系列比如電氣連接異常，通信信息連接故障等情況出現(xiàn)時(shí)，輔助系統(tǒng)都能夠做出相應(yīng)的判斷及動(dòng)作，以便發(fā)揮其保護(hù)職能，避免故障情況對(duì)汽車(chē)本身產(chǎn)生危害。然而對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，當(dāng)前常見(jiàn)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)部件遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠滿(mǎn)足其輔助控制需求，這也就是說(shuō)，在電動(dòng)汽車(chē)發(fā)生故障或異常情況時(shí)候可能會(huì)使車(chē)輛轉(zhuǎn)向不足或者制動(dòng)不足，影響車(chē)輛的正常行駛，甚至可能會(huì)對(duì)汽車(chē)及駕駛者造成嚴(yán)重傷害。因此，必須加強(qiáng)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)輔助系統(tǒng)的控制，以保障電動(dòng)汽車(chē)在行駛過(guò)程中的安全[5]。

5.4 制動(dòng)能回饋控制

制動(dòng)能回饋是對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)的一個(gè)具有代表性的功能，這一功能控制下，能夠有效促進(jìn)汽車(chē)能量的回饋，并且極大程度上滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)的制動(dòng)力，在城市的交通中，有很多路段對(duì)于行駛速度存在限制，在這些路段中，如果電動(dòng)汽車(chē)的能量回饋效率過(guò)低，則會(huì)給駕駛?cè)藛T帶來(lái)不好的駕駛體驗(yàn)，而在特定的低速或高速行駛區(qū)域當(dāng)中，電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)因速度過(guò)低而影響到轉(zhuǎn)矩從而對(duì)制動(dòng)能回饋產(chǎn)生影響，或因其行駛速度過(guò)高而產(chǎn)生過(guò)大的慣性將汽車(chē)的動(dòng)能提高。因此，需要加強(qiáng)制動(dòng)能回饋的控制，以此來(lái)為駕駛員的行駛過(guò)程提供舒適安全的體驗(yàn)。

5.5 驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩限制功率的控制

純電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)中，如果驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩輸出功率過(guò)高，就可能會(huì)引發(fā)因電機(jī)熱量過(guò)大而產(chǎn)生燃燒的安全隱患，從而對(duì)其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)造成損害，在也一定程度上加劇了汽車(chē)事故的發(fā)生率。因此，需要加強(qiáng)對(duì)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩輸出功率的控制，以此避免當(dāng)汽車(chē)系統(tǒng)能量不能滿(mǎn)足于正常駕駛需求時(shí)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩而可能對(duì)汽車(chē)造成的損壞[6]。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的過(guò)程中，相關(guān)人員需要注重汽車(chē)本身的動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配和優(yōu)化，以及對(duì)于整車(chē)控制策略的加強(qiáng)，不斷提升該能源汽車(chē)的技術(shù)水平，以此希望幫助這一行業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，并使得我國(guó)汽車(chē)企業(yè)能夠在未來(lái)的汽車(chē)發(fā)展中占有一席之地，在新時(shí)代中找到新出路。

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