新能源汽车驾驶性问题探究

    戴长云

    摘要:新能源汽车的驾驶性是新能源汽车的重要研究课题,它不但反映汽车的驾驶舒适度、工作效率,还可以反馈新能源汽车的优越性能,重点突出在整车动力性、整车经济型以及整车能耗性方面。拥有比较好的新能源汽车驾驶性技术对于提升厂家竞争实力、增加汽车功能都有重要意义。作者就多年工作经验,通过对新能源汽车驾驶性能做出探讨,希望可以为指导能源汽车产品开发提供些许参考。

    关键词:新能源汽车;驾驶性;整车控制

    0前言

    汽车行业发展十分迅速,目前全世界的产量已经超过了6000万辆,随着汽车革命的深入,汽车的各项性能也在改善,驾驶性能也越来越好了。新能源汽车相比传统汽车废弃排放大大减少,成为了当前汽车行业的主力军,也是研发新方向,预计到2020年,推广的新能源电动车将节能154769万千瓦时、减排C0239.4万吨。新能源汽车技术虽然已经十分完善,但是仍然存在着大量的问题没有解决,对汽车驾驶性的评价指标目前也没有一个标准评测方案。新能源汽车的驾驶性和整车的构型是相关的,构型不同的汽车也就意味着具有不同的驾驶性能。文章将着重就不同构型及汽车驾驶性做出探讨,并以此探究建立新能源汽车评价系统。

    1新能源汽车驾驶性及国内外现状

    新能源汽车驾驶性,即新能源汽车在正常速度驾驶过程中,降低由于车辆行驶而产生的车辆振动与体感冲击,避免由此造成驾驶人员的疲劳及身体损害,或者降低运载货物产生损害的整车性能。这种评价带有很强的主观性,因此,又可以称作主观评价。相比传统汽车来说,新能源汽车在电机、变速箱等系统方面都有很大的变化,进行新能源汽车驾驶性测评标准也会大大不同。

    新能源汽车的研发时间比较短,国内外目前都没有多少先进经验可以参考,并在车辆运行的可靠性和驾驶性的一些环节仍然存在着问题未能解决。例如在车辆的纯电动形式、发电机结合、制动能量回收方面,目前都没有很好的技术进行解决。目前国内外许多公司都具有相应的试验和控制规范来评测新能源汽车驾驶性,例如AVL公司的DTIVER系统,其本质是通过大量的样本建立一个数据库,并比对样车的驾驶性能来进行评测。当前国内并没有这种方法,大多数厂家仅限于针对自己研发的车辆问题进行驾驶性评测,评测标准也不规范。国内的新能源汽车驾驶性的做法目前都是借鉴于国外的方法及案例,没有自主测评体系。

    2新能源汽车的构型影响及评价体系建立

    2.1新能源汽车的构型

    目前现存的新能源混合动力汽车具有各种各样的结构形式,大致可以分为串联式、并联式、混联式。串联式发动机驱动系统主要由发动机、电池系统、发电机系统、电机驱动系统、整车控制装置和传动系统等组成。这种形式的发电机电能可以直接供给电机,具有稳定性和持续性。串联结构的优点在于不会受到汽车行驶工况影响,始终保持最优发电,能耗及排放量都比较低。但缺点在于,对于储能系统要求比较高,整车的成本比较高。并联式动力系统构成类似串联式,优点在于可以叠加几个总成的功率,燃油经济性要高一些。缺点在于对于驾驶工况要求比较高。混联式动力系统即两者的综合,结合两者的优点,当车辆低速行驶时,采用串联式驱动;当车辆高速行驶时,采用并联式驱动。

    2.2构型分析及评价

    新能源汽车的基本构型都离不开上述提出的三种基本构型,下面我们来着重分析几个国内比较常见的车辆,并对驾驶性做出评价。评价标准以主观评价为主,着重考虑驾驶期间的感觉器官感受,并利用打分制来进行测评。本实验主要针对AMT构型经济性做出对比,表1为1号车辆的构型计算结果。

    最终实验分析得出结论:第一,降低纯电动最高车速可以降低用电量,降低整车能耗。第二,降低纯电动最高车速目前存在一个极限值,但是还无法计算出准确数据。第三,将电容内阻降低到低于电池,可以降低整车能耗。

    分析以上实验结果,结合混合动力客车的节油机理,对混合动力客车商品评价指标做出以下结论:(1)汽车在起步阶段会对发动机产生强烈的负荷及转速变化,必须要加电机起步功能。(2)汽车在低速行驶过程中,此时发动机负荷最小,采用电机驱动效率会比较高。(3)汽车行驶的工况会给电量平衡带来很大的难题,采用混合式动力系统更容易降低电量平衡。(4)混合式动力系统对能量的二次转换率更高,能量经济型更高。(5)为了减少发电量,可以加入变速器来降低发电机介入速度。(6)超级电容的内阻最小,不但能够降低自身损耗,还可以提高制动能量的回收能力。

    对此,我们得出以下评价结果:首先,为了降低成本,宜选用小发电机、简单变速器和单电机。其次为了提高续航能力,在低速时选用纯电动,高速时选用发电机单独驱动,同时为了方便实现发电机自由启动,必须使用强化起动机。最后,双电机构型可以不用插电,宜选用纯超级电容。

    2.3新能源汽车的纯电动形式对汽车驾驶性的影响

    纯电动形式是新能源汽车必备的基本性能,目前国内外的新能源汽车普遍都采用该功能。纯电动行车的特点是其发动机一直为停机状态,整个车辆仅通过电机驱动来为汽车驾驶提供能量。当前在新能源汽车驱动系统中应用的电机有直流和交流两种,少数的采用永磁同步串机。无论采取哪一种电机系统,都必须要具有相对独立的电机控制系统,并进行单独控制。相比传统汽车,新能源汽车要求具有更高的调速能力及更迅捷的电机系统响应,电机也要具有更高性能。虽然国内的一些电机系统已经可以满足以上要求,但是在精度控制方面仍有欠缺,经常会出现车辆冲击、车辆抖动的问题。导致这种情况的原因有很多,例如:电机的扭矩控制精度不够,车辆低速行驶就会发生抖动。目前国内的电机扭矩控制精度仅能达到百分之五,仅有少数部分可以达到百分之二,而国外的一些新能源汽车已经可以达到百分之零点几。

    除了电机系统问题,在汽车爬坡和起步阶段,纯电动形式也会有所影响。与传统汽车不同,新能源汽车在坡路起步时,往往会由于动力而造成汽车下滑,造成安全隐患。当前解决的一个思路就是令新能源汽车停车期间给电机系统增加一个预紧力,但是这个预紧力的大小判断就成为了一个问题。目前大部分的新能源汽车并没有坡路预判功能,预紧力加大加小都会给车辆造成一定的影响,甚至造成安全隐患。当前国内外都没有一个很好的解决方案,但是国外的专家经过改良,可以让驾驶者感受不到这种问题,他们的驾驶性评价指标要相对完善。

    2.4建立评价体系

    该评价体系以驾驶者的主观感受为主,以对标样本车位标准分别对比汽车的特性、功能、性能等几个方面,最终对收集到的信息进行综合评判。这种评价方法借鉴于国外的方式,通过打分制来评价汽车驾驶性,并将振动物理量纳入评价指标当中。

    在此评价标准当中,我们纳入了发动机转速、扭矩控制范围、上下电延迟时间等等作为评价指标,并将其整理为一个数据库,每一个参数都依照标准样车设置控制范围,最终用来作为产品开发标准,形成一个标准的评价体系。这种建立数据库的方法,是学习国外先进数据管理手段,并建立我们自己的新能源汽车驾驶性评价指标。

    3结语

    综上所述,通过探究新能源驾驶性问题,得出研究新能源汽车驾驶性的评价标准。新能源汽车驾驶性评价标准,应该从电機功能、发动机结合、制动能量回收等方面产生的问题做出统一的主观评价。新能源汽车的驾驶性同构型相关,本文主要介绍了新能源汽车的主要构型以及衍生品,强调了评价的重点内容。