插電式混合動力汽車變速器動力匹配與試驗

裴錦雲 王振

摘 要：隨著當前我國環境污染和能源枯竭的問題逐漸的嚴重，所以，開始逐漸的研究和推廣各種新能源汽車，并且研究也在不斷的深入。在現如今種類繁多的新能源汽車中，插電式混合動力汽車既具有純電動汽車的優勢又具有混合動力電動汽車的優勢，它可以通過外部電網進行充電，這大大的降低了汽車的使用成本，又能保證足夠的續駛里程，還降低了對燃油的依賴。所以，在當前插電式混合動力汽車已經成為一個研究和發展的重點。

關鍵詞：插電式混合動力汽車;動力性匹配;動力中斷

插電式混合動力汽車是通過以動力電池的荷電狀態值為基本的依據，會使車輛具有兩種模式，分別是電量維持模式與電量消耗模式，當車輛因為長時間放置動力電池出現嚴重饋電或是電系統出現故障的情況時，那么車輛將處于內燃機模式，以上三種車輛工作模式下，動力源將會具有不同的功率特性，但是需要注意的是它們實現與輪邊負載特性的匹配時都需要依靠同一套傳動系統，這一特點將會給傳動系參數的確定帶來了非常大的困難。

1 計算基本輸出、輸入特性

1.1 車輛不同工作模式下的動力性設計

動力性匹配設計的前提條件是車輛在不同工作模式下動力性的具體設計要求，其中主要包括后備功率、最高車速以及最大坡道的起步能力等幾個方面。

第一輪，首先需要將EMT樣機安裝到原先配備手自一體變速器上，并且使用直列式4缸汽油機前置前驅的B級車上，然后試制一輛插電式混合動力電動汽車。當原來的車輛在坡道上行駛的時候，這時風阻與前、后車輪接地點的空氣升力將會非常的小，所以可以將這些因素忽略，而經過對前輪接地點最大附著力計算可知與原車相比較，插電式混合動力電動汽車的前艙將增加電機與電驅動系統，后艙增加動力電池，可暫且認為插電式混合動力電動汽車存在與原車的質量分配關系呈現出相同的情況。因此，在制定不同車輛的工作模式的最大坡起能力時，要充分的考慮車輛的各種行駛。當車輛的動力電池SOC值較高的情況下，CD模式相對來說要更為適合行駛在城市工況的短距離情況下，而動力電池SOC值較低或司機預計行駛距離較長時，CS模式較為適用，能夠有效地降低動力電池的充放電次數，提高其使用壽命。而如果車輛處于CS模式，那么按照電機額定功率，然后配合發動機的話，車輛將會非常的穩定，并且還能夠獲得更多的動力性。但車輛如果長期處于閑置的狀態下，那么動力電池將會嚴重饋電，那么這時就比較適用ICE模式[1]。

2 原理樣車試驗驗證

2.1 工況試驗結果

大部分的時候，插電式混合動力電動汽車優先使用的大部分都是CD模式，在車輛的電池電量發生不足的時候，能量管理策略會自動的切換整車的工作模式，然后轉換成CS模式。兩種模式中，CD模式更加的適用于城市短距行駛，而CS模式則更加的適合長距行駛，司機如果可以根據目的地，手動的切換行駛模式，那么插電式混合動力電動汽車將會將最大的優勢發揮出來，因此，之所以在原理樣車上能夠設置切換模式的功能，是為了方便司機手動切換模式。由于NEDC工況下無需進行爬坡，車輛在CD模式時，電機僅僅只需要使用2/3檔速比向輪邊提供動力即可，具體來說，就是當插電式混合動力電動汽車的車速達到65 km·h-1的時候，才會由2檔切換到3檔，以此保證司機不需要進行頻繁換檔，在一定程度上能夠有效地提升駕駛的舒適性。通過利用回饋制動功能，電機可以回收18.5%的制動能，通常百公里所需要的電量為16.58 kWh。但是以上數值主要是根據在電池滿電的前提條件下，車輛以CD模式完成兩次NEDC工況，在車輛停止行駛之后，將電池充滿，并利用電度表仔細的測量電池中的能量，基于這個方式就能夠得到有效地車輛百公里耗電量。

2.2 動態切換過程的分析

當車輛在行駛過程中的車速為30km·h-1，并且EMT是2檔的時候，測試數據顯示CS模式向CD模式切換的完整過程，當時間的時候，會導致觸發模式切換系統，而降為;而時，動力切換執行系統大約會需要耗費100 ms斷開路徑，當對電機進行調速之后，也需要耗費建立路徑，之后離合器開始分離。

在發生上述的過程之前，油門已經被完全的松開，因此，在分離離合器前，不需要再將降低至0 N·m。當的時候，離合器分離，同時發動機關機，最終停止旋轉[2]。

當EMT處于CS模式時，且車速為41.5 km·h-1的時候，2檔在向3檔切換的過程中，并且時間t=1.4 s的期間會觸發切換檔位功能，TICE則開始發生下降，并且離合器也將同步開始分離，也會向輪邊進行動力輸出，在切換檔位的過程中能夠確保輪邊無動力中斷;當的時候，離合器將完全結合，與會實現第二次此消彼長的過程，按照模式下的能量管理策略，車輛將會重新的變成由發動機來進行動力輸出[3]。

雖然檔位切換的過程偏長，但是由于電機持續的向輪邊給予動力支持，所以，在行車的過程中動力中斷的是不會感受到的。

3 總結

綜上所述，本文對于基本輸出、輸入特性計算、原理樣車試驗驗證進行了簡單的論述，并詳細的闡述了插電式混合動力電動汽車的模式切換。

參考文獻：

[1]明輝，謝紅軍，秦大同.電動汽車電機與傳動系統參數匹配方法的研究[J].汽車工程，2013，35（12）：1068.

[2]鄧元望，王兵杰，張上安等.基于混沌遺傳算法的PHEV能量管理策略優化[J].湖南大學學報：自然科學版，2013，40（04）：42-48.

[3]吳曉剛，盧蘭光.插電式串聯混合動力汽車的系統匹配與仿真[J]. 汽車工程，2013，35（07）：573-582.

作者簡介：裴錦雲（1989-），男，湖北松滋人，本科，試驗工程師，研究方向：新能源汽車動力總成試驗。