純電動汽車動力系統(tǒng)參數(shù)匹配及整車控制策略研究分析

吉春宇

[摘 要]隨著全球石油資源的不斷減少，全球各國的科研重點也在逐漸由研制出承受能力更強、更耐磨損的鋼鐵和汽車骨架轉(zhuǎn)變?yōu)橄某屯馄渌Y源的汽車。雖然一度考慮并研發(fā)過相關(guān)利用水、太陽能等資源，但均由于水資源有限，太陽能資源收集不穩(wěn)定以及這些資源的實際應(yīng)用需要強大的技術(shù)支持等各種原因被人們暫時放棄?，F(xiàn)在較為常見、技術(shù)較為成熟的就是通過電力資源支持汽車動力系統(tǒng)的，但由于純電動汽車的發(fā)展時間不長，導(dǎo)致純電動汽車在實際使用時仍存在一定的問題。本研究將結(jié)合目前純電動汽車在實際應(yīng)用時所出現(xiàn)的各種狀況對純電動汽車動力系統(tǒng)參數(shù)匹配及整車控制策略進行詳細地分析，為我國純電動汽車的更新和更好的服務(wù)人民提供有力的保障。

[關(guān)鍵詞]純電動汽車；動力系統(tǒng)；整車控制策略

中圖分類號：F241 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）29-0261-01

前言：隨著石油資源的不斷減少和環(huán)境的不斷惡化，人們也越來越有環(huán)保意識。而作為現(xiàn)代生活出行的必需品和造成環(huán)境污染、嚴重損耗資源的汽車更是陷入進退維谷的困境，為了更好的保護環(huán)境和節(jié)約資源，汽車的使用量必須要進行嚴格的控制，但即使是在國家對汽車限購、車牌號限行等多種政策的調(diào)整下，汽車實際使用的數(shù)量仍是一個龐大的數(shù)字，因為汽車確實已經(jīng)成為現(xiàn)代生活的基本物品了。所以我國逐漸將對汽車限用的重心轉(zhuǎn)移為汽車的創(chuàng)新，而長期的努力也有了一定的回報，現(xiàn)在越來越多的汽車轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽侩娏χС謩恿ο到y(tǒng)，但由于純電動汽車技術(shù)的不成熟，所以純電動汽車在實際應(yīng)用時仍存在不少問題。本研究將就這些實際問題進行詳細地分析，為我國純電動汽車動力系統(tǒng)參數(shù)匹配及整車控制策略的更上一層樓打下堅實的基礎(chǔ)。

1.純電動汽車整車性能需求及影響因素分析

1.1 純電動汽車結(jié)構(gòu)及運動力學特性

對于不熟悉汽車結(jié)構(gòu)的人常常不能理解純電動汽車無非就是將汽車動力由汽油轉(zhuǎn)變成了電力，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、配置和性能上卻有了巨大轉(zhuǎn)變。這主要是由于兩種動力能源發(fā)揮功能的作用方式不同，因此導(dǎo)致純電動汽車的結(jié)構(gòu)和動力系統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車截然不同。傳統(tǒng)的汽車利用石油資源產(chǎn)生動能時需要相關(guān)設(shè)備對石油熱加工和利用，如傳統(tǒng)汽車多有離合器等相關(guān)原件，而在純電動汽車的動力系統(tǒng)并不需要離合器等原件，取而代之的由單電機、雙電機等組成的驅(qū)動系統(tǒng)，此外還增添了動力電池等組成的能源系統(tǒng)。而這種差異也在一定程度上給一些對此不了解的純電動汽車的用戶在實際應(yīng)用時帶來了一定的困擾[1]。

1.2 純電動汽車性能需求分析及主要評價指標

由于純電動汽車與傳統(tǒng)汽車的動力能源不同的本質(zhì)上的差別，這也就導(dǎo)致純電動汽車的性能與傳統(tǒng)汽車存在一定的差距，因此不能再以傳統(tǒng)汽車的相關(guān)性能指標為準則，必須結(jié)合這種新型的以電機組為動力系統(tǒng)重新確定相關(guān)性能指標，如空氣阻力系數(shù)調(diào)整為0.34，傳動系效率重新規(guī)定為0.9。因此相關(guān)車主在選擇純電動汽車時，尤其適用于運輸貨物的卡車車主，必須要對純電動汽車的相關(guān)指標詳細分析，避免因此而造成日后實際使用時的困擾。

1.3 純電動汽車整車性能影響因素分析

純電動汽車由于相比傳統(tǒng)汽車動力系統(tǒng)有了較大的變化，所以在實際使用時純電動汽車的整車性能也會被一些完全不同的因素影響。如純電動汽車在實際使用時要根據(jù)需求不同合理選擇適合的驅(qū)電動機和電機，任何一輛純電動汽車在出廠時，其自身的驅(qū)電動機的轉(zhuǎn)速都是已經(jīng)被明確確定的，而驅(qū)電動機的轉(zhuǎn)速又跟汽車自身的動力性有很大關(guān)系，同時驅(qū)電動機的轉(zhuǎn)速越大相應(yīng)價格也有較明顯的上升，所以相關(guān)車主購買時應(yīng)根據(jù)汽車的實際作用，如要購買專門用于貨物運輸?shù)目ㄜ噾?yīng)盡量選擇驅(qū)電動機轉(zhuǎn)速較大的汽車。同時電機的功率對純電動汽車的整體性能也有很大影響，電機的功率一般涉及額定功率和最大功率，這兩個數(shù)值分別影響了純電動汽車在實際使用時最高車速、加速性、最大爬坡度等不同性能，所以對純電動汽車的選擇和實際使用時要嚴格考慮到電機功率限制的問題，從而最大程度的發(fā)揮純電動汽車的整體性能[2]。

2.純電動汽車動力系統(tǒng)參數(shù)匹配設(shè)計及優(yōu)化

2.1 動力系統(tǒng)參數(shù)匹配目標及方案

傳統(tǒng)汽車的系統(tǒng)參數(shù)主要是通過變速器和主減速器比較設(shè)計計算的，而純電動汽車由于采用了電力動力系統(tǒng)，不再適用于傳統(tǒng)汽車的系統(tǒng)參數(shù)確定方法，而且純電動汽車由于電機、電池等各方面技術(shù)的限制不比傳統(tǒng)汽車可以迅速獲得動力能源補給，因此要充分考慮到純電動汽車各方面的不同重新科學的確定相關(guān)動力系統(tǒng)的參數(shù)。純電動汽車由于動力能源的補給和其他相關(guān)技術(shù)的局限，所以目前其相關(guān)動力系統(tǒng)的參數(shù)大多數(shù)只能實現(xiàn)一方面的目標，一是盡量控制電機的工作方式，有效降低電池的阻力，最大程度的提升純電動汽車的行駛里程，另一方面則是通過各方面優(yōu)化純電動汽車的各部分零件，盡量彌補動力能源迅速補給的弊端。

2.2 基于“整備質(zhì)量最小”方案的動力系統(tǒng)參數(shù)匹配

由于目前技術(shù)發(fā)展的局限，所以純電動汽車相應(yīng)動力系統(tǒng)參數(shù)的確定大多都只能盡量實現(xiàn)純電動汽車一方面情況的優(yōu)化。而整備質(zhì)量最小的方案就是基于整備質(zhì)量對汽車整體性能的重要性上制定的相關(guān)純電動汽車優(yōu)化方案，這個方案主要是通過精準確定純電動汽車一次充電的有效行駛里程，并在此行駛距離的基礎(chǔ)上有效調(diào)整其他零件和其動力系統(tǒng)參數(shù)，從而充分實現(xiàn)“整備質(zhì)量最小”方案的各動力系統(tǒng)參數(shù)的確定。

2.3 基于“全局優(yōu)化”方案的動力系統(tǒng)參數(shù)匹配優(yōu)化

純電動汽車動力參數(shù)的另一種匹配優(yōu)化方案則是基于純電動汽車整體的基礎(chǔ)上，即“全局優(yōu)化”方案。這個方案顧名思義即為在滿足汽車一定的行駛距離的基礎(chǔ)上通過相關(guān)系統(tǒng)優(yōu)化軟件最大程度優(yōu)化純電動汽車的動力系統(tǒng)，在一定程度上有效解決純電動汽車動力資源不能迅速補給的問題，在另一方面充分滿足一些純電動汽車用戶的需求。

3.純電動汽車整車控制策略研究與開發(fā)

3.1 整車控制目標及軟件架構(gòu)設(shè)計

純電動汽車整車控制的目標一般為充分滿足相應(yīng)車主的經(jīng)濟性和動力性的雙方面需求。而兩種模式的控制目標則給整車的軟件架構(gòu)提出了更高的要求，汽車的中樞控制者即為該汽車的實時司機，純電動汽車內(nèi)部的相關(guān)軟件通過實時監(jiān)控汽車各部分零件的狀態(tài)并及時通知駕駛者，而駕駛員在軟件的提醒下有效調(diào)整，從而有效實現(xiàn)對汽車的動力性和經(jīng)濟性的雙重目標。同時，純電動汽車在早期設(shè)計時，也要精確檢測相關(guān)動力和其他系統(tǒng)的性能，有效保證動力性模式下純電動汽車的最大行駛速度、最高爬坡度等動力性能，充分滿足純電動汽車的動力性目標。而在早期設(shè)計考慮純電動汽車的經(jīng)濟性時，要注意驅(qū)電動機的轉(zhuǎn)速和電機的額定功率和最大功率的選擇，在滿足汽車一定的行駛里程的要求最大程度實現(xiàn)純電動汽車的經(jīng)濟性要求。通過科學高效的早期設(shè)計和檢查工作以及一定的軟件輔助最大程度保證整車的控制目標。

結(jié)語：從本文的研究分析中我們可以清楚的看到我國純電動汽車動力系統(tǒng)參數(shù)匹配及整車控制策略中還存在不少缺漏，如對純電動汽車的結(jié)構(gòu)分析的還不夠科學，導(dǎo)致目前的純電動汽車的性能相較那些依靠石油支持動力系統(tǒng)的汽車還有很大差距，而且由于我國的純電動汽車的發(fā)展時間不長，我國相關(guān)的純電動汽車研究開發(fā)的力度也有限，相關(guān)的動力系統(tǒng)參數(shù)也不夠完整。雖然我國的純電動汽車的發(fā)展道路還存著如此多的阻礙，在給我國相關(guān)研發(fā)設(shè)計的工作者提出更高的要求的同時，也給這些工作人員提供了更充足的動力。因此不論是實際參與研發(fā)設(shè)計的相關(guān)工作人員或者甚至是我們每一個人，我們都要為純電動汽車發(fā)展的更成熟、我們祖國更美好的明天傾盡最大的努力。

參考文獻

[1] 王立國，純電動客車動力總成控制策略研究[D].吉林大學，2009，13，21-26，53-61.

[2] 張珍，純電動汽車動力系統(tǒng)參數(shù)匹配及整車控制策略[D].長安大學，2011，9-12.