純電動(dòng)汽車的動(dòng)力匹配技術(shù)研究

王東旭 郭暉 李前進(jìn)

摘要：本文簡略闡述了當(dāng)前我國純電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀以及動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)，從動(dòng)力性的匹配優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性的匹配優(yōu)化以及動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)的綜合優(yōu)化幾方面內(nèi)容著手，對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配和優(yōu)化進(jìn)行了分析，并介紹了純電動(dòng)汽車動(dòng)力總成匹配技術(shù)的應(yīng)用，旨在為相關(guān)工作人員提供參考。

Abstract： This paper briefly describes the current development status of pure electric vehicles and power system parameters in China. Starting from the matching optimization of power performance， economy and energy saving， and the comprehensive optimization of power system parameters， this paper analyzes the matching and optimization of power system parameters， and introduces the application of power system matching technology of pure electric vehicles， The purpose is to provide reference for relevant staff.

關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車;動(dòng)力匹配技術(shù);動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)

Key words： pure electric vehicle;dynamic matching technology;power system parameters

中圖分類號(hào)：U472.43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）19-0202-02

0? 引言

近些年來，純電動(dòng)汽車較之以往有了更高水平的發(fā)展，并且受到人們廣泛的認(rèn)可和喜愛，為了能夠充分落實(shí)其在環(huán)境保護(hù)以及減少能源消耗兩方面的目標(biāo)，有必要結(jié)合現(xiàn)有的條件，對(duì)其展開更加深層次的探索。

1? 純電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)分析

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)如今，我國二氧化碳排放量在全世界范圍內(nèi)排在前列，為了能夠提升我國現(xiàn)代化發(fā)展水平，有必要加強(qiáng)對(duì)于環(huán)境污染問題的重視，并采取妥善的措施，對(duì)其進(jìn)行極力的緩解。在該時(shí)代背景下，若想真正達(dá)成我國在環(huán)境保護(hù)以及能源安全兩方面可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，應(yīng)當(dāng)大力發(fā)展純電動(dòng)汽車，通過采用二次電源進(jìn)行儲(chǔ)能的方式，有效緩解上述各項(xiàng)問題?；诖耍?dāng)前，我國針對(duì)純電動(dòng)汽車有了更高的重視，并致力于充分發(fā)揮出其在結(jié)構(gòu)簡單、噪音低以及零排放等方面的優(yōu)勢(shì)，為純電動(dòng)車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1]。

1.2 動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)

對(duì)于純電動(dòng)汽車來說，其動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)主要由兩方面內(nèi)容組成。一方面，便在于驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)匹配，從實(shí)際情況來看，功率是驅(qū)動(dòng)電機(jī)至關(guān)重要的影響因素，驅(qū)動(dòng)電機(jī)所具有的功能將會(huì)直接通過其額定功率和最大功率來展現(xiàn)。與此同時(shí)，其本身對(duì)于純電動(dòng)汽車整體所具有的性能也有著極為關(guān)鍵的作用。一般情況下來說，汽車在城市中行駛，應(yīng)當(dāng)對(duì)其行駛速度進(jìn)行限制，而純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定功率能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于汽車行駛最高速度的有效控制，進(jìn)而高效達(dá)成環(huán)保的目標(biāo)。另一方面，在電動(dòng)汽車所使用的電池方面，其較為重要的兩個(gè)影響因素便在電池組的數(shù)量以及電壓值，當(dāng)對(duì)電池展開研發(fā)以及制作工作的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)對(duì)電池組的數(shù)量展開更為科學(xué)合理的數(shù)量，進(jìn)而促使其最大輸出功率可以同電動(dòng)汽車的最大功率相適應(yīng)，進(jìn)而促使純電動(dòng)汽車能夠在實(shí)際行駛的過程中擁有穩(wěn)定的大功率輸出，確保其運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性[2]。

2? 純電動(dòng)汽車動(dòng)力匹配技術(shù)的應(yīng)用分析

2.1 動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配和優(yōu)化

2.1.1 動(dòng)力性的匹配和優(yōu)化

以往在動(dòng)力系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)確定方面所使用的一種匹配方式，便是在實(shí)際進(jìn)行整車參數(shù)設(shè)計(jì)的過程中將其動(dòng)力性水平看作是主要目標(biāo)，其主要是對(duì)動(dòng)力性能指標(biāo)因素進(jìn)行參考，采用這種匹配優(yōu)化方式，比較關(guān)注整車本身所具有的成本特性，其通常會(huì)在傳統(tǒng)車型上進(jìn)行應(yīng)用，此外，部分車型的動(dòng)力系統(tǒng)的部件將開展電氣化改革，這種匹配優(yōu)化方式，在上述車型上有著較強(qiáng)的應(yīng)用效果，能夠通過最小的變化來最大限度同整車的動(dòng)力需求相適應(yīng)。從純電動(dòng)汽車的實(shí)際情況來看，該方式則大多會(huì)在汽車變速器檔位以及速比的設(shè)計(jì)和換擋優(yōu)化過程中得到高效應(yīng)用。

2.1.2 經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性的匹配優(yōu)化

盡管深化開展對(duì)于動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化，能夠有效滿足純電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能要求，但立足于整車系統(tǒng)進(jìn)行分析，其系統(tǒng)參數(shù)并不是只有動(dòng)力性能一種，其中整車系統(tǒng)的能耗狀況、續(xù)駛里程以及運(yùn)行效率等方面內(nèi)容也都有著極為關(guān)鍵的作用。對(duì)于整車的動(dòng)力系統(tǒng)來說，其構(gòu)建可以通過對(duì)于各個(gè)不同的部件參數(shù)展開相應(yīng)的排列組合，在采用不同的組合方式的過程中，純電動(dòng)汽車所擁有的節(jié)能能力以及其所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益也有著一定的差異性?；诖耍嚓P(guān)工作人員在針對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)展開優(yōu)化匹配工作的時(shí)候，便應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)有的優(yōu)化目標(biāo)中融入動(dòng)力系統(tǒng)相關(guān)部件本身所具有的節(jié)能效果以及經(jīng)濟(jì)效益，使其成為優(yōu)化目標(biāo)的重要組成部分。

2.1.3 動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)的綜合優(yōu)化

上文所闡述的系統(tǒng)參數(shù)匹配以及優(yōu)化措施基本上都是從整車角度出發(fā)對(duì)其展開綜合分析的結(jié)果，在采用上述方法的過程中能夠有效起到提升純電動(dòng)汽車環(huán)保節(jié)能以及整體性能的作用，但其在實(shí)際應(yīng)用的過程中難免會(huì)出現(xiàn)增加純電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)成本的現(xiàn)象?；诖?，相關(guān)工作人員在正式開展純電動(dòng)汽車研發(fā)以及設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，也應(yīng)當(dāng)深入分析和探究整車成本問題。通常情況下，部件所具有的質(zhì)量以及體積是對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)成本進(jìn)行衡量的重要因素之一，所以，針對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)部件自身的質(zhì)量和體積展開科學(xué)合理的調(diào)整工作，既能夠達(dá)到良好的整體成本控制效果，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于動(dòng)力系統(tǒng)布置空間的進(jìn)一步拓寬，這樣一來便可以在極大程度上提高能量的利用效率，進(jìn)而盡可能減少能源浪費(fèi)問題出現(xiàn)的可能性[3]。

2.2 純電動(dòng)汽車動(dòng)力總成匹配技術(shù)

動(dòng)力總成控制系統(tǒng)在純電動(dòng)汽車中有著至關(guān)重要的地位，其作為電動(dòng)汽車的智能核心，主要是結(jié)合車速信號(hào)、加速踏板行程信號(hào)、鑰匙開關(guān)以及車速信號(hào)對(duì)車輛行駛模式進(jìn)行識(shí)別，并按照相應(yīng)的控制策略起到控制整車動(dòng)力系統(tǒng)的作用。這樣一來便能夠促使其充分同駕駛舒適性、經(jīng)濟(jì)性以及車輛動(dòng)力性等方面的實(shí)際要求相適應(yīng)。在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上對(duì)車輛行駛模式進(jìn)行劃分，使其以動(dòng)力模式、經(jīng)濟(jì)模式以及常規(guī)模式幾種類型存在，通過使用模糊控制的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)于純電動(dòng)汽車控制策略的開發(fā)，切實(shí)展現(xiàn)出其高質(zhì)量的控制效果。

2.2.1 運(yùn)行區(qū)域分析? 車輛行駛的工況將會(huì)受到多方面因素的影響，具體包括城市地理特征、交通流量分布情況以及城市道路特征等等。因此，通常情況下，不同城市中其行駛車輛所頻繁運(yùn)行的區(qū)域之間也存在一定的差異性，而其在車輛動(dòng)力總成系統(tǒng)方面所提出的要求也有所不同?；诖?，應(yīng)當(dāng)基于其地域的不同，對(duì)具有較強(qiáng)針對(duì)性的行駛工況展開相應(yīng)的開發(fā)工作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于車輛動(dòng)力總成系統(tǒng)所較常應(yīng)用的工作區(qū)域的統(tǒng)計(jì)，這便能夠?yàn)楹罄m(xù)純電動(dòng)汽車動(dòng)力總成系統(tǒng)的匹配提供充分的參考，結(jié)合相關(guān)研究進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前已經(jīng)有諸多研究人員對(duì)該方面作出了研究。

2.2.2 模擬仿真技術(shù)? 純電動(dòng)汽車開發(fā)者在實(shí)際選擇動(dòng)力總成系統(tǒng)部件參數(shù)的過程中使用方針分析技術(shù)，能夠有效達(dá)到縮小范圍的效果，同時(shí)，還可以高效達(dá)到優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)的效果，且完成對(duì)于可控制策略的開發(fā)工作。西方先進(jìn)國家早在五十多年前，便開始針對(duì)電動(dòng)汽車的仿真和建模進(jìn)行了研究，并產(chǎn)生了多個(gè)電動(dòng)汽車仿真軟件。美國能源部國家實(shí)驗(yàn)室在實(shí)踐過程中對(duì)寸電動(dòng)汽車動(dòng)力總成系統(tǒng)仿真模型進(jìn)行了開發(fā)，即SIMPLEV。該仿真模型的應(yīng)用能夠模擬純電動(dòng)汽車中各個(gè)零部件具體的參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)更加合理的道路工況展開優(yōu)化分析以及選擇工作。但在正式展開深層次研究的時(shí)候，卻難以從根本上實(shí)現(xiàn)對(duì)于純電動(dòng)汽車動(dòng)力總成系統(tǒng)的控制工作，盡管能夠進(jìn)行部件模型參數(shù)設(shè)定以及選擇道路工況，但結(jié)合實(shí)際情況來看，其在修改控制策略方面面臨著一定的局限性。

2.2.3 臺(tái)架性能試驗(yàn)? 強(qiáng)化對(duì)于純電動(dòng)汽車試驗(yàn)臺(tái)的合理應(yīng)用，可以完成對(duì)于動(dòng)力總成系統(tǒng)整體以及其關(guān)鍵部位的性能測(cè)試工作，其應(yīng)用能夠科學(xué)進(jìn)行對(duì)于動(dòng)力總成系統(tǒng)匹配的評(píng)價(jià)，進(jìn)而為后續(xù)優(yōu)化調(diào)整相應(yīng)的控制策略提供支持。當(dāng)前全世界范圍內(nèi)都開展了電動(dòng)汽車試驗(yàn)臺(tái)的構(gòu)建工作，以用于新產(chǎn)品開發(fā)。例如當(dāng)前我國哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)以及比亞迪股份有限公司等單位都分別搭建了相應(yīng)的純電動(dòng)汽車實(shí)驗(yàn)臺(tái)，以針對(duì)性地開展對(duì)于電動(dòng)汽車相關(guān)技術(shù)的研究工作。

2.2.4 整車底盤測(cè)功機(jī)和實(shí)車道路試驗(yàn)? 通過對(duì)于底盤測(cè)功機(jī)的應(yīng)用展開整車試驗(yàn)，可以在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上有效減少環(huán)境條件以及路面狀況等因素對(duì)其所造成的負(fù)面影響。合理應(yīng)用底盤測(cè)功機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于純電動(dòng)汽車在實(shí)際進(jìn)行行駛過程中于驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸上所作用的負(fù)載的模擬施加，這樣一來，便能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作人員對(duì)動(dòng)力總成系統(tǒng)的實(shí)際匹配效果展開更加科學(xué)合理的分析工作。部分研究人員運(yùn)行用底盤測(cè)功機(jī)針對(duì)新歐洲循環(huán)工況下混合動(dòng)力汽車電機(jī)和電池組具體的工作情況進(jìn)行詳細(xì)測(cè)試，并驗(yàn)證了電池組SOC平衡策略。相關(guān)專家在底盤測(cè)功機(jī)的基礎(chǔ)上，針對(duì)純電動(dòng)汽車本身的爬坡性能以及加速性能等展開了相應(yīng)的試驗(yàn)工作。研究人員采用重型底盤測(cè)功機(jī)，開展了對(duì)于并聯(lián)混合動(dòng)力車輛所具有的能耗以及排放實(shí)際情況的測(cè)試分析工作，研究調(diào)查表明，重型底盤測(cè)功機(jī)可以高質(zhì)量達(dá)到模擬施加試驗(yàn)車輛行駛阻力的效果，并且還能夠?qū)⑵湔`差控制在3%以內(nèi)。實(shí)車道路試驗(yàn)的開展能夠更加有效和直觀地對(duì)純電動(dòng)汽車性能進(jìn)行檢驗(yàn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于純電動(dòng)汽車技術(shù)性能的全方位考核以及評(píng)價(jià)。相關(guān)研究人員在最高車速試驗(yàn)、加速性能試驗(yàn)以及續(xù)駛里程試驗(yàn)的基礎(chǔ)上開展了對(duì)于QREV整車性能的考核工作，但從實(shí)際情況來看，實(shí)車試驗(yàn)在實(shí)際開展過程中將會(huì)受到交通狀況以及道路條件等相關(guān)因素的限制，其結(jié)果有著相對(duì)較差的可比性以及重復(fù)性。對(duì)于動(dòng)力總成系統(tǒng)匹配技術(shù)來說，上文所闡述的模擬仿真以及臺(tái)架試驗(yàn)主要是應(yīng)用在最初開展車輛設(shè)計(jì)過程中控制器功能驗(yàn)證以及動(dòng)力總成系統(tǒng)匹配研究方面，但底盤測(cè)功機(jī)和實(shí)車道路試驗(yàn)則主要是針對(duì)已經(jīng)完成開發(fā)的車輛，對(duì)其所具有的性能展開相應(yīng)的評(píng)價(jià)工作。

3? 結(jié)論

綜上所述，科學(xué)應(yīng)用各方面動(dòng)力匹配技術(shù)，能夠有效提升純電動(dòng)汽車的使用質(zhì)量和運(yùn)行效果，對(duì)于行業(yè)整體以及我國社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用。因此，相關(guān)研究人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)于該方面內(nèi)容的重視，進(jìn)而為純電動(dòng)汽車的高質(zhì)量發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。

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