純電動汽車動力總成系統(tǒng)匹配技術分析

姜軍霞 王歲紅

(西安汽車職業(yè)大學，陜西 西安 710600)

0 前言

近年來，我國純電動汽車得到了充分發(fā)展。究其原因，一方面是因為我國空氣質量受到汽車尾氣排放的影響，居民的身體健康受到了危害；另一方面是由于多年來持續(xù)開采石油資源，導致石油資源出現(xiàn)了供應短缺的狀況。世界各國都致力于研發(fā)能有效實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標的新能源車型。純電動汽車能有效滿足上述要求。同時，純電動汽車的運行過程不依賴于石油，有效節(jié)約了礦產(chǎn)資源，對發(fā)展經(jīng)濟及改善居民生活環(huán)境具有重要意義。同時，在資源與環(huán)境雙重背景的推動下，純電動汽車有著廣闊的發(fā)展前景。首先，純電動汽車的動力來源為電能，而電能的來源渠道非常廣泛，可以從火力發(fā)電、水力發(fā)電及風力發(fā)電等多種途徑中獲得電能，確保純電動汽車的持續(xù)運行。其次，純電動汽車的結構簡單，資源成本低廉，可以為車主節(jié)約部分購車費及保養(yǎng)費，更容易吸引購買者。盡管純電動汽車具有諸多優(yōu)勢，但也應正視純電動汽車存在的問題，例如充電時間較長、續(xù)航里程較短等。上述問題需要對純電動汽車動力總成系統(tǒng)進行深入研究，經(jīng)過優(yōu)化及驗證后再向市場進行推廣。

1 發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 動力總成控制系統(tǒng)

對于純電動汽車而言，動力總成系統(tǒng)是其核心部件，其中的動力總成控制系統(tǒng)包括開關信號、檔位信號、踏板控制信號及車速信號等。通過這些基礎信號之間的聯(lián)系和傳遞，可實現(xiàn)對車輛行駛狀態(tài)和駕駛模式等信息的識別與操控。通過不同的信號來設定相應的控制策略，可以對純電動汽車動力總成系統(tǒng)進行控制?？赏ㄟ^不同策略對純電動汽車動力總成系統(tǒng)進行匹配和調(diào)整，使用戶獲得良好的駕車體驗，產(chǎn)生更好的經(jīng)濟價值。

在不同的駕駛模式下，純電動汽車對動力總成系統(tǒng)的要求也有所不同。動力總成系統(tǒng)的動力由踏板控制信號和電機轉速信號通過目標矩陣算法分析后輸出，并進行傳遞。隨后，通過模糊控制閥控制動力總成系統(tǒng)，進而對純電動汽車的運行過程進行操控。電機是動力總成系統(tǒng)的核心機構，驅動純電動汽車將正常運行。變速器則是使汽車維持正常運轉的重要部件，兩者缺一不可，彼此相輔相成，均為純電動汽車動力總成系統(tǒng)的重要組成部分。動力總成系統(tǒng)的性能決定了純電動汽車的核心功能，包括經(jīng)濟成本、整車適用性等方面。純電動汽車對各個部件均有著較高的技術要求，這也是各個純電動汽車企業(yè)發(fā)展情況有所差異的重要原因之一。同時，動力總成系統(tǒng)的性能也決定了純電動汽車企業(yè)在行業(yè)市場中的核心競爭力。

動力總成系統(tǒng)的匹配技術在純電動汽車的研發(fā)及制造過程中起著關鍵作用。純電動汽車企業(yè)應當重視對核心技術的開發(fā)，深入研究動力總成系統(tǒng)與先進技術的匹配，使核心技術保有較高的先進性及科學性，確立純電動汽車企業(yè)在行業(yè)中的發(fā)展地位。

1.2 動力總成系統(tǒng)相關參數(shù)

純電動汽車動力總成系統(tǒng)的主要參數(shù)包括驅動電機參數(shù)和動力電池參數(shù)。其中，驅動電機的動力性能可通過其額定功率來體現(xiàn)。額定功率是驅動電機最重要的參數(shù)之一，決定了純電動汽車的整體性能。動力電池性能受到動力電池單體數(shù)量與電壓值的影響。合理配備動力電池單體數(shù)量，有效把控電壓范圍，可使純電動汽車實現(xiàn)穩(wěn)定的運行狀態(tài)。

1.3 動力總成系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前，我國純電動汽車正處于飛速發(fā)展階段，很多技術難點都陸續(xù)得到了有效解決，但是仍存在一些亟待改善的問題。為了充分推動純電動汽車市場的發(fā)展，與我國經(jīng)濟及用戶需求相匹配，必須加強對純電動汽車動力總成系統(tǒng)匹配技術的重視程度，采取有效措施，努力克服技術難題，使純電動汽車確立零排放、低噪聲、結構簡單、易于操作等優(yōu)勢，為環(huán)境保護及能源的可持續(xù)利用作出應有的貢獻。

2 動力總成系統(tǒng)匹配技術

2.1 運行區(qū)域分析

純電動汽車行駛工況會受到許多不確定因素的影響。在城市內(nèi)不同道路上行駛，面對各種復雜的交通情況，純電動汽車的工況表現(xiàn)具有較大差異。此外，環(huán)境因素也會對純電動汽車產(chǎn)生較大的影響。即便是同一種車輛在城市的不同區(qū)域運行，車輛使用頻次不同也會造成工況差異。因此，行駛工況會對純電動汽車動力總成系統(tǒng)的開發(fā)產(chǎn)生顯著的推動作用。純電動汽車動力總成系統(tǒng)與整車的匹配要求需充分考慮到運行地域的差異，并有針對性地調(diào)整匹配數(shù)據(jù)，提升純電動汽車的整體性能，確保純電動汽車在不同工況行駛時都能夠發(fā)揮出最優(yōu)效果，確保整車性能的高利用率。其中，最直觀的數(shù)據(jù)來源就是車速信息，根據(jù)車輛在不同路段上的行駛車速，判斷出實際運行的不同工況，并進行有效處理。如判斷出交通擁堵、交通暢通、道路崎嶇等工況，再通過數(shù)據(jù)分析整合，采用微路徑法，確定動力總成系統(tǒng)的合理匹配方式。

2.2 模擬仿真技術

在純電動汽車動力總成系統(tǒng)的匹配過程中，選擇核心部件并對核心參數(shù)進行設置非常重要。在匹配過程中，可采用模擬仿真技術來縮小參數(shù)選擇范圍，進而在一定范圍內(nèi)對參數(shù)進行優(yōu)化。模擬仿真技術是應用較為廣泛的參數(shù)設置方式之一，通過利用此項技術，能夠更加完善地研發(fā)出動力總成系統(tǒng)及相應的匹配控制方案，對我國在純電動汽車動力系統(tǒng)方向的創(chuàng)新技術研究有著突破性的價值與意義。目前，我國純電動汽車的模擬仿真技術與國外相比仍有一定差距，國外的仿真軟件能實現(xiàn)多種形式的類型匹配，而我國仿真軟件的匹配形式則較為單一。為了實現(xiàn)對動力總成系統(tǒng)核心部件參數(shù)的仿真，國外正在開發(fā)相應的新型軟件。根據(jù)行駛道路的路況變化，該軟件均能實現(xiàn)核心部件參數(shù)的有效控制與匹配。將國外現(xiàn)有仿真模型作為技術基礎，能夠有效加快我國純電動汽車動力總成系統(tǒng)的構建過程。近年來，我國對純電動汽車動力總成系統(tǒng)進行模擬仿真匹配的技術也有了顯著進步。此外，我國在電池組動態(tài)仿真分析及純電動汽車異步電機模擬等方面都取得了突破性的科研成果，動力總成系統(tǒng)的匹配效果也得到了顯著提升[1]。

2.3 臺架性能試驗

在純電動汽車動力總成系統(tǒng)的開發(fā)過程中，必須對核心部件和系統(tǒng)性能進行相應的試驗分析后，才能夠對動力總成系統(tǒng)的匹配效果進行合理評價。臺架性能試驗是動力總成系統(tǒng)匹配過程中的重要環(huán)節(jié)，也是不可或缺的關鍵步驟。通過試驗，可獲得基于匹配效果的評價，便于針對動力總成系統(tǒng)開展進一步優(yōu)化，為當前純電動汽車開發(fā)提供更多的優(yōu)化控制策略。如今，許多汽車企業(yè)都加強了對純電動汽車試驗的重視程度，并在研發(fā)基地設置了相應的純電動汽車試驗臺，助力純電動汽車動力總成系統(tǒng)的研發(fā)與創(chuàng)新。配備有相關試驗設備的企業(yè)應率先提升純電動汽車性能試驗的能力。同時，應加強對試驗結果的反饋，實現(xiàn)對純電動汽車動力系統(tǒng)工作過程的模擬，推動純電動汽車動力系統(tǒng)的高速發(fā)展[2]。

2.4 底盤測功機及道路試驗

在純電動汽車運行過程中，所遇到的各種因素都有可能對動力總成系統(tǒng)的運行性能產(chǎn)生影響。采用底盤測功機對純電動汽車進行試驗，可使動力總成系統(tǒng)實現(xiàn)穩(wěn)定運行，避免受到環(huán)境等外界因素的影響，提升純電動汽車的功效和運行性能。純電動汽車從啟動到平穩(wěn)運行，電機輸出軸上會受到不同載荷作用。底盤測功機可通過施加不同載荷對整車狀態(tài)進行模擬，完成對動力總成系統(tǒng)匹配效果的分析和評估。道路試驗也是實現(xiàn)動力總成系統(tǒng)匹配的一種重要技術手段。通過道路試驗，可以根據(jù)工況了解車輛在實際道路上運行的續(xù)航能力和運行功率等詳細情況，更全面地對純電動汽車的性能進行分析與考核，找出不足之處。通過在車輛的實際道路匹配過程中進行再調(diào)整，可以持續(xù)優(yōu)化純電動汽車的行駛性能。

3 動力總成系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化

通過以上匹配方式及測試技術，不僅能夠有效提升純電動汽車在研發(fā)及使用階段的整體性能，還可以節(jié)約能源、降低設計成本，幫助汽車企業(yè)更好地掌握純電動汽車動力總成系統(tǒng)的開發(fā)重點，進一步提升企業(yè)經(jīng)濟效益。作為理論性研究成果的應用，在實際應用開發(fā)過程中，動力總成系統(tǒng)的多次匹配試驗會使設計成本增加。對于該問題，在對純電動汽車進行設計研發(fā)的過程中，應當綜合考量車輛的設計總成本。一般來說，純電動汽車動力總成系統(tǒng)和其他配速部件所占的質量和體積，會對車輛運行性能產(chǎn)生一定的影響，也是衡量動力總成系統(tǒng)性能的重要參數(shù)。因此，在車輛的設計過程中，務必要對系統(tǒng)部件自身質量及空間體積進行設計優(yōu)化，控制好成本，并且優(yōu)化空間布置，盡可能改善車輛空間的利用率，減少空間浪費，提升純電動汽車的整車性能[3]。

4 結語

綜上所述，能源利用和環(huán)境保護問題都是社會各行業(yè)亟待解決的重要課題。目前，國內(nèi)車企已充分了解到能源利用與環(huán)境保護的重要性，正在積極研發(fā)能源利用率高和環(huán)境友好型的汽車，創(chuàng)建節(jié)能型汽車生態(tài)圈。純電動汽車是一類能夠實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的新能源車型，具備了節(jié)能減排的優(yōu)異性能。在未來的研發(fā)過程中，須進一步研究和分析純電動汽車動力總成系統(tǒng)，提升純電動汽車動力總成系統(tǒng)的匹配技術，使純電動汽車得到更為廣泛的應用。