电动汽车最优自动变速及能量控制

电动汽车最优自动变速及能量控制

尤锐锋

尤锐锋

安徽江淮汽车集团股份有限公司安徽合肥230601

摘要：电动汽车产业是国家战略性新兴产业当中新能源战略的重要组成部分，大力开发电动汽车技术对于实现国家新能源战略具有重大现实意义。在电动汽车发展中，其生产领域出现许多急需解决的问题，例如：电动汽车能量控制、电动汽车相关控制计算、技术发展以及电动汽车自动变速控制等等。为推动电动汽车在当前社会中广泛推广发展，本文电动汽车最优自动变速以及能量控制技术进行了有效的研究分析，以期对电动汽车不断完善与发展的作出贡献。

关键词：电动汽车；最优自动变速；能量控制技术；研究

近年来，电动汽车作为一种新型节能环保的道路交通工具，尤其是在城市道路条件下，具有燃油经济性好、碳排放量低等显著的优点，获得了社会极大关注。随着车用电池技术、功率电子器件及电动汽车各类控制技术的发展，电动汽车必将最终取代传统燃油汽车。进行电动汽车自动变速及制动动能回馈控制技术研究，符合国家的产业发展方向，可以为电动汽车的发展提供强大的理论与技术支撑，推动电动汽车产业不断进步。因此，进行电动汽车最优自动变速及能量控制研究，符合国家战略性新产业发展方向要求，具有重大的理论与实际意义。

1电动汽车技术发展背景及发展趋势

自从进入21世纪后，人类对资源的浪费以及过度开采，导致当前能源资源的日渐枯竭，已经成为世界各国发展中的主要解决的问题，从而在社会发展中人们在不断的思考，如何利用现有的技术，去实现资源的节约以及对新能源、清洁能源的应用成为当前社会发展的主要内容。现阶段国家发展中与环境污染、能源危机密切相关的行业在解决这两大能源问题时，都起到至关重要的作用，尤其是交通运输业。但是汽车发展中是使用的燃料，在运作的过程中会产生大量的二氧化碳、二氧化硫等有害的气体，进而促使环境的恶化，同时也加深了当前人们对石油资源的过度依赖。在社会以及经济的发展中，各国为实现可持续的经济发展模式，以汽车为主的产业逐渐实现技术以及使用能源上的改进。近几年，在我国发展中电动汽车最为新型的能源汽车，其在发展中更加适应城市的道路，同时具有燃料经济性好、碳排放量低的特征，进而获得广大民众的广泛关注。电动汽车指的是全部或者是部分运用电机驱动，并在结构设计时配置大容量的储存式电能装置，包括有纯电动汽车、混合动力电动汽车以及燃料电池电动汽车三种类型。

2电动汽车自动变速换挡控制研究

电动汽车以可再生清洁的电能为动力，克服了传统内燃机汽车的环境污染和资源短缺问题；电动汽车牵引电机相对传统内燃机具有较宽的工作范围，并且电机低速时恒转矩和高速时恒功率的特性更适合车辆运行需求。然而固定速比减速器仅有一个挡位，使得电动汽车电机常处在低效率区域，既浪费宝贵电池能量而使续驶里程减少，又提高了对牵引电机的要求。电动汽车牵引电机既要在恒转矩区提供较高瞬时转矩，又要在恒功率区提供较高运行速度，才能满足车辆的高速、爬坡和加速等整车性能要求。为使电动汽车发挥其优越性，并降低电动汽车对动力电池和牵引电机要求，电动汽车传动系统应多挡化。手动变速器换挡操纵复杂以及换挡过程中需要切断动力源影响电动汽车的驾驶性能和舒适性。自动变速是车辆变速发展趋势，自动变速器相对手动变速器具有较高整车的安全性、舒适性等性能。基于平行轴式手动变速器的双离合器自动变速器，不仅继承了手动变速器传动效率高、结构紧凑、价格便宜等许多优点；同时还解决了换挡动力中断问题，也保留了液力自动变速器、无级自动变速器等换档品质好的优点。

伴随AMT自动变速换挡技术的广泛研究，其已成为当前我国汽车技术领域中的研究、运用重点。但是在AMT自动变速换挡技术中，具有AMT自动换挡变速规律认识不足、AMT自动变速换挡控制策略、控制算法等研究问题，因此在应用中需要根据车辆驱动实际需求，选择具有针对性的AMT自动变速换挡策略以及控制软硬件系统。在研究之中，发展纯电动汽车主要的驱动电机可以进行相当大范围的转速工作，从理论上来看其可以不需要变速器而直接进行驱动，例如：小型电瓶车、观光电动汽车等。但是电动汽车主要的驱动设备是电机以及燃料发动机之类的，其在工作时会形成一个转速区间，当转速高于或者是地域区间都会产生能量转换率下降的情况。

3电动汽车能量控制技术研究

近年来，我国汽车动力的发展以混合电动汽车能量回收的控制为重中之重，其中的能量综合管理以及控制技术的广泛利用，基于此形成了新能源汽车新的研究领域，基于研究理论形成广泛的实践经验。依照混合汽动力系统的连接形式，可以将混合动力电动汽车划分为四大类：串联式混合动力、混联式混合动力、复合式混合动力、并联式混合动力汽车。现阶段国外的研究学家依照动力混合水平电机功率的大小，将电动汽车在功率上又划分为了轻度混合、全面混合、中等混合以及插电式混合动力汽车。当然在这方面的研究中也又我国的研究学家，在发动机以及电池输出功率比较中，将混合动力系统划分为中度混合、弱混合、强呼和，同时当前的常规无电机驱动可以当作是传统的燃油汽车，进而电动汽车可以视为燃油发动机汽车。根据以上的分析，可以明确的得知电动汽车的能量利用效率上，我国以轻度混合系统为主，进而能量的利用率大大下降，同时电动汽车能量储存系统也出现容量限制，从而再生的制动能量回收率呈现一定的缺失。基于此，我国现阶段要大力发展电动汽车制动能量利用技术研究，不断提升我国电动汽车的技术水准，是具有现实意义的。

电动汽车的能量管理系统是电动汽车使用过程中一个比较重要的系统，它与电动汽车工作息息相关。只有管理系统运行的好，才能使得电动汽车的续航能力有保障。但是就能量管理系统进行分析，动力电池管理和整车能量控制是进行电动车能量管理时必须要考虑的因素。

1、电动汽车能量管理的控制原理分析。电动汽车正常工作的前提是电池有电。电池在进行工作的时候，电动电池的剩余电量和电池自身的放电能力会互相影响，当剩余电量低到一定值时，电池可能就不工作，此时系统会强制关闭大功率用电设备，此时系统警示灯也会亮起来。剩余电量较多的时候，对电池进行充电会严重缩短电池的使用寿命。每一台电动汽车的设备会有所不同，因此每一台电动汽车的剩余电量数值也会有所不同。对于电池的总能量，它主要与三个因素有关系：环境温度、电池的循环次数和电池的平均放电电流。当电动汽车启动时，此时电池处于放电状态，开始正常行驶时，电动机处于高负荷状态。一旦减速或者停车，电动机就开始为电池充电，如此的循环往复，电动车把动能转化为电能。

2、能量控制策略。电动汽车的能量控制策略需要综合各方面因素综合考虑，从而制定具体的能量控制策略。从电动车自检到启动，再到匀速行驶的这一个状态，进而减速直至停车这一整个过程，可以根据采集加速踏板的位置信号和车辆当前的状态参数进行综合分析，使得所有的状态参数处于一个合理的范围区域内，同时也要确保电池剩余电量的取值合理性。

4结语

综上所述，为实现自然环境的优化发展以及人们生活环境的舒适化，电动汽车机械自动变速系统及能量控制利用技术的提升，对于提高电动汽车的能源利用效率，实现电动汽车节能减排具有意义重大。通过一定的技术手段，实现电动汽车机械自动变速以及制动能量回馈利用，将全面提升我国电动汽车行业的整体竞争能力。

参考文献

[1]杨芸芸.电驱动自动变速混合动力系统传动与控制关键技术研究[D].武汉:武汉理工大学,2017.

[2]张志森.电动汽车最优自动变速及能量回馈的控制技术研究[D].广州:广东工业大学,2016.