基于電機效率優化的純電動汽車換擋規律

王磊

摘 要：在汽車的整個駕駛過程中始終貫穿著檔位變換，在檔位變換中換擋規律在其中占據主導地位。車速、踏板強度等控制參數都在控制變速器的控制下進行自動換擋，所以說不同的換擋規律也從側面體現出了制定者對汽車動力性以及經濟性不同的要求。本文主要提出在電機效率的約束之下如何優化電動汽車的換擋規律研究，得到多性能綜合評價之下最優的換擋規律。

關鍵詞：換擋規律;電機效率;優化

0 引言

中國目前是世界上最大的汽車市場，所以在此基礎之上中國人通過進行自主創新以及吸收國外先進的技術資金等讓中國汽車行業在世界上取得了飛躍式的發展，產量連年居于世界第一，大大帶動了我國經濟的發展。但是伴隨著我國汽車數量的不斷增加，對能源的消耗也與之劇增，對環境的污染也日益加劇，因此人們逐漸意識到新能源對于降低能源消耗以及保護環境的重要性，因此在未來的汽車市場中，新能源汽車必然占領主導地位。

1 電動汽車換擋規律現狀

純電動汽車所使用的能量為電能，在汽車啟動之后整個駕駛過程實現零排放，無污染，純電動汽車是未來汽車研究領域的發展趨勢。但是目前針對純電動汽車仍然存在著諸多的技術難點，尤其是在電池方面，電池的能量密度不足以支撐車輛長里程的行駛，并且電池的生產成本比較高，使用壽命比較短等問題亟待解決。還有一個比較迫切需要解決的問題是電機問題，和工業電機相比較而言，車用電機所處的工作環境是十分惡劣的。轉矩以及轉速的變化范圍非常大，給電機的控制造成了很大的困難，以及對電機的尺寸要求等都對其研究帶來了較大的困難。所以目前研究中繼續突破的是做好電機和變速器之間實現最佳性能匹配，制定最佳的汽車動力性和經濟型的換擋規律，實現純電動汽車的性能提高，促進電動汽車領域的發展。所謂的換擋規律實際上就是指在兩個檔位之間在進行自動換擋的時候伴隨著控制參數發生變化的變化規律。通常在有自動變速器的車輛中換擋規律是非常重要的，對于整個汽車系統來說換擋規律相當于汽車的大腦。目前在電動汽車研究中所使用的變速器多為傳統變速器，其換擋規律的作用和內燃機是相同的，但是如果根據電機的效率和動力性以及經濟性等方面進行區分還是存在著一定的差異。根據控制參數的不同可以將換擋規律分為單參數、兩參數以及三參數換擋規律，如果根據換擋規律的制定方法以及計算方法進行分類也可以分為以經驗為基礎的換擋規律，以約束條件為基礎的換擋規律以及綜合型的智能換擋規律三種。

2 電動汽車換擋規律的發展

2.1 基于經驗的換擋規律

首先根據上面換擋規律的制定方法所說的以經驗為基礎的換擋規律的制定就是通過具有優秀的駕駛經驗司機阿里獲取的，但是通過這種方法所實現的只是當駕駛員的駕駛風格以及意圖和行駛環境等都和換擋規律相近的時候才能夠保證汽車可以獲得比較好的性能。但是在實際操作中駕駛員的狀態、風格、意圖以及駕駛環境等會有多種排列組合，所以很難實現逐一進行實驗，采集數據，并且個別實驗結果代表性并不強。并且制定換擋規律是只是依靠經驗也很難保證汽車能夠達到理論性能的最大值。所以想要取得最合理的數據，需要針對不同的駕駛風格以及車況、路況等駕駛經驗等建立數據庫，讓該方法可以更加的實用。

2.2 基于約束條件的換擋規律

目前大多數換擋規律在基于約束條件制定的時候主要考慮的方面是動力性或者是經濟性中某一單項性能的指標在其約束之下所能達到的最佳性能，但是針對同時具備電機效率、動力性以及經濟性的換擋規律的研究很少，所以在換擋規律的計算過程中要盡量做到將電機效率考慮在內，并且保證在滿足電機工作的高效率前提之下做到能耗低，為汽車的行駛提供必須的動力，是未來在電動汽車自動變速發展過程中所必須做到的。

2.3 綜合智能換擋規律

綜合智能換擋規律的研究當前主要是實現對電動汽車的性能的綜合考慮，包括電動汽車的動力性以及經濟性的評價指標基礎之上，使其各個評價指標都可以得到較好的表現，同時也能夠做到在滿足駕駛員的駕駛需求之下實現汽車的整體性能達到最佳。在綜合智能換擋規律的研究中最大的優勢是充分考慮到了汽車行駛中人性化以及智能化的特點，而這也是未來換擋規律研究、發展以及應用的主要方向。

3 基于電機效率純電動汽車換擋規律綜合性能優化

在電機工作中電機效率是其中最為重要的屬性，同時電機效率高低也是評價電動汽車性能的重要方面，僅從汽車的動力性以及經濟性的差異上評價并不能直觀反映出電機效率，所以在純電動車性能評價時必須對電動汽車的電機效率、經濟性以及動力性等進行綜合考慮。在任意踏板強度之下電機效率的運轉總是隨著電機的轉速增加從低效率向高效率變化，開始的低效率時間很短，主要包括的過程為起步和低速行駛。針對純電動汽車在行駛過程中提高其性能所以將電機效率作為其約束條件，研究不同的控制策略來保證汽車在高效率行駛中的動力性以及經濟性，保證汽車可以獲得最佳的換擋規律。

4 結語

換擋規律是汽車有機自動變速器研究中的核心技術，本文主要針對純電動汽車在電機效率作為約束條件時保證同時兼顧汽車的動力性以及經濟性換擋規律的分析，通過對換擋規律的研究做到在以電機效率為約束條件時提高純電動車最佳性能的換擋規律。

參考文獻：

[1]李偉，陰曉峰，武小花.基于電機效率優化的純電動汽車換擋規律[J].機械傳動，2014（01）：150-153.

[2]江清華.純電動汽車動力傳動系的參數匹配與優化設計及自動換擋策略的研究[D].湖南大學，2011.

[3]張炳力，趙坤，周德明等.基于效率最優的電機-變速器一體化優化匹配[J].合肥工業大學學報：自然科學版，2015（06）：721-725.