段飛96625部隊

純電動汽車動力總成系統(tǒng)匹配技術(shù)分析

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

純電動車；動力總成系統(tǒng)；匹配技術(shù)

前言

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

1 純電動車動力總成系統(tǒng)分析

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

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

在純電動車開發(fā)的過程中，動力總成系統(tǒng)的匹配至關(guān)重要，在匹配的過程中，應(yīng)當對動力總成系統(tǒng)中的電池組、驅(qū)動電機等部件進行合理的選型，以此來保證這些關(guān)鍵部件高效區(qū)域與電動車頻繁運行區(qū)域的匹配性。

2 純電動車動力總成系統(tǒng)匹配技術(shù)探討

2.1 對電動車動力系統(tǒng)運行區(qū)域的分析技術(shù)

電動車工況的影響因素眾多，例如城市道路特征、交通狀況、地理特征等都會對電動車行駛工況產(chǎn)生影響，對于不同城市來說，電動車頻繁運行的區(qū)域也有著一定的差異性，因此對電動車動力總成系統(tǒng)的需求也不盡相同。這就要求根據(jù)地域的差異性來實現(xiàn)電動車行駛工況的針對性開發(fā)，通過具體的數(shù)據(jù)統(tǒng)計來得出電動車動力總成系統(tǒng)使用頻繁的工作區(qū)域，以此來實現(xiàn)動力總成系統(tǒng)的匹配性，優(yōu)化純電動車的整體性能。當前許多學(xué)者都以車速信息為基礎(chǔ)構(gòu)建了電動車的行駛工況。例如杜愛民等就采用了聚類分析法對運動學(xué)片段進行了有效處理，根據(jù)處理后運動學(xué)片段的特征值來組合構(gòu)建了電動車在實際運行中的各種工況，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)建了電動車行駛的道路工況[2]。

2.2 動力總成模擬仿真技術(shù)

在對純電動車動力總成系統(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)對純電動車動力總成系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化，開發(fā)出具有匹配性的控制策略，這對于純電動車動力總成系統(tǒng)的匹配性研究和開發(fā)有著重要的意義。國外對電動汽車的模擬仿真技術(shù)較為先進，并開發(fā)了多種先進的純電動汽車仿真軟件，對于純電動車動力總成匹配的研究有著積極的推動作用。美國能源實驗室就開發(fā)量一款名為SIMOLEV的模擬仿真軟件，其能夠?qū)崿F(xiàn)對純電動車動力總成系統(tǒng)關(guān)鍵部件參數(shù)的模擬仿真設(shè)置，并實現(xiàn)了對道路工況的匹配性選擇[3]。而國內(nèi)對于純電動車動力總成系統(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純電動汽車形式過程中電池組的動態(tài)進行了仿真分析；遼寧工業(yè)大學(xué)的陳勇則對純電動汽車的異步電機進行了模擬，仿真了純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的動力性能。

2.3 動力總成系統(tǒng)臺架性能試驗分析技術(shù)

純電動車動力總成系統(tǒng)關(guān)鍵部件及系統(tǒng)性能的測試是動力總成系統(tǒng)匹配中的關(guān)鍵步驟，通過純電動汽車試驗臺可以完成相關(guān)試驗，實現(xiàn)對純電動車動力總成系統(tǒng)的匹配性評價，這就能夠為優(yōu)化控制策略提供有效的依據(jù)，當前許多汽車公司在純電動車研發(fā)中都建立了電動汽車試驗臺，例如豐田公司、通用公司等，相較于國外汽車公司而言，我國電動汽車企業(yè)對試驗臺的建立還比較少。而關(guān)于純電動車動力總成系統(tǒng)臺架性能試驗的研究相對較多，例如J.C.Balda就開發(fā)了純電動汽車動力總成系統(tǒng)的試驗臺，實現(xiàn)了對動力系統(tǒng)整個工作過程的模擬，對能源系統(tǒng)的工作過程進行了模擬，這對于推動純電動車動力總成系統(tǒng)匹配技術(shù)的發(fā)展有著積極的作用。

2.4 電動車底盤測功機及道路試驗

以底盤測功機為基礎(chǔ)，對純電動車進行整車試驗，這能夠?qū)β访鏍顩r以及環(huán)境條件等影響進行排除，實現(xiàn)了試驗工況的復(fù)現(xiàn)。在電動汽車行使的過程中，電動車驅(qū)動電機輸出軸上會存在荷載作用，通過底盤測功機則能夠?qū)奢d進行模擬，這對于純電動車動力總成系統(tǒng)匹配效果的分析和評估有著積極的意義，例如王偉等就以底盤測功機為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了對電動車能耗及排放的測試。

結(jié)論

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

[1]熊明潔,胡國強,閔建平.純電動汽車動力系統(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)動電機系統(tǒng)特性的純電動車動力總成匹配設(shè)計方法[J].機械設(shè)計,2015,02∶17-21.

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