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纯电动汽车动力系统参数匹配及整车控制策略研究分析
作者：吉春宇
来源：《中国科技博览》2016年第29期
[摘 要]随着全球石油资源的不断减少，全球各国的科研重点也在逐渐由研制出承受能力更强、更耐磨损的钢铁和汽车骨架转变为消耗除石油外其他资源的汽车。虽然一度考虑并研发过相关利用水、太阳能等资源，但均由于水资源有限，太阳能资源收集不稳定以及这些资源的实际应用需要强大的技术支持等各种原因被人们暂时放弃。现在较为常见、技术较为成熟的就是通过电力资源支持汽车动力系统的，但由于纯电动汽车的发展时间不长，导致纯电动汽车在实际使用时仍存在一定的问题。本研究将结合目前纯电动汽车在实际应用时所出现的各种状况对纯电动汽车动力系统参数匹配及整车控制策略进行详细地分析，为我国纯电动汽车的更新和更好的服务人民提供有力的保障。
[关键词]纯电动汽车；动力系统；整车控制策略
中图分类号：F241 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0261-01
前言：随着石油资源的不断减少和环境的不断恶化，人们也越来越有环保意识。而作为现代生活出行的必需品和造成环境污染、严重损耗资源的汽车更是陷入进退维谷的困境，为了更好的保护环境和节约资源，汽车的使用量必须要进行严格的控制，但即使是在国家对汽车限购、车牌号限行等多种政策的调整下，汽车实际使用的数量仍是一个庞大的数字，因为汽车确实已经成为现代生活的基本物品了。所以我国逐渐将对汽车限用的重心转移为汽车的创新，而长期的努力也有了一定的回报，现在越来越多的汽车转变为依靠电力支持动力系统，但由于纯电动汽车技术的不成熟，所以纯电动汽车在实际应用时仍存在不少问题。本研究将就这些实际问题进行详细地分析，为我国纯电动汽车动力系统参数匹配及整车控制策略的更上一层楼打下坚实的基础。
1.纯电动汽车整车性能需求及影响因素分析 1.1 纯电动汽车结构及运动力学特性
对于不熟悉汽车结构的人常常不能理解纯电动汽车无非就是将汽车动力由汽油转变成了电力，但其内部结构、配置和性能上却有了巨大转变。这主要是由于两种动力能源发挥功能的作用方式不同，因此导致纯电动汽车的结构和动力系统与传统汽车截然不同。传统的汽车利用石油资源产生动能时需要相关设备对石油热加工和利用，如传统汽车多有离合器等相关原件，而在纯电动汽车的动力系统并不需要离合器等原件，取而代之的由单电机、双电机等组成的驱动
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系统，此外还增添了动力电池等组成的能源系统。而这种差异也在一定程度上给一些对此不了解的纯电动汽车的用户在实际应用时带来了一定的困扰[1]。 1.2 纯电动汽车性能需求分析及主要评价指标
由于纯电动汽车与传统汽车的动力能源不同的本质上的差别，这也就导致纯电动汽车的性能与传统汽车存在一定的差距，因此不能再以传统汽车的相关性能指标为准则，必须结合这种新型的以电机组为动力系统重新确定相关性能指标，如空气阻力系数调整为0.34，传动系效率重新规定为0.9。因此相关车主在选择纯电动汽车时，尤其适用于运输货物的卡车车主，必须要对纯电动汽车的相关指标详细分析，避免因此而造成日后实际使用时的困扰。 1.3 纯电动汽车整车性能影响因素分析
纯电动汽车由于相比传统汽车动力系统有了较大的变化，所以在实际使用时纯电动汽车的整车性能也会被一些完全不同的因素影响。如纯电动汽车在实际使用时要根据需求不同合理选择适合的驱电动机和电机，任何一辆纯电动汽车在出厂时，其自身的驱电动机的转速都是已经被明确确定的，而驱电动机的转速又跟汽车自身的动力性有很大关系，同时驱电动机的转速越大相应价格也有较明显的上升，所以相关车主购买时应根据汽车的实际作用，如要购买专门用于货物运输的卡车应尽量选择驱电动机转速较大的汽车。同时电机的功率对纯电动汽车的整体性能也有很大影响，电机的功率一般涉及额定功率和最大功率，这两个数值分别影响了纯电动汽车在实际使用时最高车速、加速性、最大爬坡度等不同性能，所以对纯电动汽车的选择和实际使用时要严格考虑到电机功率限制的问题，从而最大程度的发挥纯电动汽车的整体性能[2]。
2.纯电动汽车动力系统参数匹配设计及优化 2.1 动力系统参数匹配目标及方案
传统汽车的系统参数主要是通过变速器和主减速器比较设计计算的，而纯电动汽车由于采用了电力动力系统，不再适用于传统汽车的系统参数确定方法，而且纯电动汽车由于电机、电池等各方面技术的限制不比传统汽车可以迅速获得动力能源补给，因此要充分考虑到纯电动汽车各方面的不同重新科学的确定相关动力系统的参数。纯电动汽车由于动力能源的补给和其他相关技术的局限，所以目前其相关动力系统的参数大多数只能实现一方面的目标，一是尽量控制电机的工作方式，有效降低电池的阻力，最大程度的提升纯电动汽车的行驶里程，另一方面则是通过各方面优化纯电动汽车的各部分零件，尽量弥补动力能源迅速补给的弊端。 2.2 基于“整备质量最小”方案的动力系统参数匹配
由于目前技术发展的局限，所以纯电动汽车相应动力系统参数的确定大多都只能尽量实现纯电动汽车一方面情况的优化。而整备质量最小的方案就是基于整备质量对汽车整体性能的重要性上制定的相关纯电动汽车优化方案，这个方案主要是通过精准确定纯电动汽车一次充电的
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有效行驶里程，并在此行驶距离的基础上有效调整其他零件和其动力系统参数，从而充分实现“整备质量最小”方案的各动力系统参数的确定。 2.3 基于“全局优化”方案的动力系统参数匹配优化
纯电动汽车动力参数的另一种匹配优化方案则是基于纯电动汽车整体的基础上，即“全局优化”方案。这个方案顾名思义即为在满足汽车一定的行驶距离的基础上通过相关系统优化软件最大程度优化纯电动汽车的动力系统，在一定程度上有效解决纯电动汽车动力资源不能迅速补给的问题，在另一方面充分满足一些纯电动汽车用户的需求。 3.纯电动汽车整车控制策略研究与开发 3.1 整车控制目标及软件架构设计
纯电动汽车整车控制的目标一般为充分满足相应车主的经济性和动力性的双方面需求。而两种模式的控制目标则给整车的软件架构提出了更高的要求，汽车的中枢控制者即为该汽车的实时司机，纯电动汽车内部的相关软件通过实时监控汽车各部分零件的状态并及时通知驾驶者，而驾驶员在软件的提醒下有效调整，从而有效实现对汽车的动力性和经济性的双重目标。同时，纯电动汽车在早期设计时，也要精确检测相关动力和其他系统的性能，有效保证动力性模式下纯电动汽车的最大行驶速度、最高爬坡度等动力性能，充分满足纯电动汽车的动力性目标。而在早期设计考虑纯电动汽车的经济性时，要注意驱电动机的转速和电机的额定功率和最大功率的选择，在满足汽车一定的行驶里程的要求最大程度实现纯电动汽车的经济性要求。通过科学高效的早期设计和检查工作以及一定的软件辅助最大程度保证整车的控制目标。 结语：从本文的研究分析中我们可以清楚的看到我国纯电动汽车动力系统参数匹配及整车控制策略中还存在不少缺漏，如对纯电动汽车的结构分析的还不够科学，导致目前的纯电动汽车的性能相较那些依靠石油支持动力系统的汽车还有很大差距，而且由于我国的纯电动汽车的发展时间不长，我国相关的纯电动汽车研究开发的力度也有限，相关的动力系统参数也不够完整。虽然我国的纯电动汽车的发展道路还存着如此多的阻碍，在给我国相关研发设计的工作者提出更高的要求的同时，也给这些工作人员提供了更充足的动力。因此不论是实际参与研发设计的相关工作人员或者甚至是我们每一个人，我们都要为纯电动汽车发展的更成熟、我们祖国更美好的明天倾尽最大的努力。 参考文献
[1] 王立国，纯电动客车动力总成控制策略研究[D].吉林大学，2009，13，21-26，53-61. [2] 张珍，纯电动汽车动力系统参数匹配及整车控制策略[D].长安大学，2011，9-12.
纯电动汽车动力系统参数匹配及整车控制策略研究分析
