电动汽车多档AMT经济性换档策略的研究

    蒋树勋 林中蔚

    

    

    摘 ?要：该文针对电动汽车多档变速箱换档策略，提出一种以动力及传动部件试验数据为基础，以最高能量效率为目标的策略。通过传动系统部件性能、电机效率的万有特性试验数据，建立数学模型;以不同车速、不同牵引力、在不同工作档位上的系统效率，进行匹配计算，以能量效率最高为目标，得到的换档规律，作为换档策略，显著改善整车经济性能。

    关键词：纯电动汽车;经济性;变速箱;换挡策略

    中图分类号：U462 ? ? ? ? ? 文献标志码：A

    0 前言

    经济性体现整车能耗水平，是汽车先进性能的体现，是受市场及客户关注度高的技术指标。在总质量较大的商用车领域的多档变速传动的换档策略，对纯电动汽车能耗影响大，目前已有大量的研究。

    在换挡规律的策略研究方面，建立汽车传动系统数值模型，制定换挡规律，对纯电动汽车模型进行仿真，有的还进行了相关的变速箱台架试验验证。受制于数学模型的定性描述，参数偏差大，换档规律尽管经过多次标定，工况变化后，效果大多不理想。

    基于大量工程实践，对驱动桥、变速箱各档、电机和电机控制器进行效率特性试验，建立万有特性曲线模型，通过分析计算，不同车速、不同牵引力、在不同档位上的系统总效率，以符合电机工作范围，能量效率最高的档位作为目标档位，汇总不同车速、牵引力下的效率最高的档位谱，在此基础上制定换档策略。此方法计算工作量大，需要通过分析清除部分无效数据。

    该换档策略创新点在于，通过此方法获得的经济性换档策略，在总成性能数据的基础上，只需要对传动链标定，标定后的策略工况适应性高，根据车速和牵引力，悬置合理的档位，既可以跳档，也可以顺序换档，提高换档平顺性。

    1 经济性换档策略

    首先通过试验获得驱动桥传动万有特性试验数据，变速箱各档位传动万有特性数据，电机及控制器的效率万有特性试验数据。

    1.1 变速箱输出扭矩

    将车速V和驱动牵引扭矩T0作为输入，通过驱动桥MAP数据通过插值法算出AMT输出扭矩T1。以车速V为横坐标，驱动牵引扭矩T纵坐标。通过插值法能计算出任意牵引扭矩和在不同车速下的效率f0。

    1.6 制定最佳效率档位谱

    按照同样的方式，在不同的驱动牵引扭矩T0， 重复以上过程，最终形成车速、驱动牵引力下的，效率最高的档位数据组，该数据组对应的MAP图如图1所示。

    1.7 经济性换档策略

    利用车速-牵引力-档位MAP图数据，在任意车速、驱动牵引力下，以效率最高的档位作为目标档位，以此建立经济性换档策略。

    用同样的方法，可以获得能量回收工况，以车速、回收驱动力下的，效率最高的档位数据组，作为目标档位，以此建立能量回收的经济性换档策略。

    2 仿真及试验验证

    2.1 仿真对比验证

    以某型6 t纯电动物流车，通过试验获得变速箱、电机、电机控制性能参数。建立整车动力学参数，通过分析得到最佳经济性档位MAP数据，循环工况选取C-WTVC的市区工况（在驱动桥的台架数据里缺少5 km以下的数据，分析省略了5 km以下的数据，同时利用了试验滑行数据），从结果对比来看，通过该文方法获得的经济性换档策略比常规按照车速与油门踏板确定的换档策略，电耗降低3.4%。

    C-WTVC的市区工况，经济性策略效率图谱和一般策略效率图谱，经济性效率图谱，高效区更集中，如图2和图3所示。

    2.2 试验验证

    先对试验样车进行磨合，同时通过滑行获得车辆道路阻力数据。

    在重型转毂上，采用原有策略，按照GB/T 18386进行C-WTVC的市区工况试验，百公里电耗是41.6 kW·h。

    同样车辆在重型转毂采用经济性换档策略，按照GB/T 18386进行C-WTVC的市区工况试验，百公里电耗是40.3 kW·h。

    對比仿真和试验结果来看，经济性换档车辆电耗降低均在3%以上，取得了较好的效果。

    4 结语

    通过该方法获得的经济性换档策略，动力传动系统效率高，同时电机经常工作在高效区发热少，可靠性也能得到提升。同理，该方法也可以用于传动内燃及多档AMT变速箱的换档策略研究中。

    参考文献

    [1]欧阳明高.中国新能源汽车的研发及展望[J].科技导报，2016， 34（6）：13-20.

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    [3]郭文剑.纯电动汽车两挡AMT动力匹配及性能研究[D].长沙：湖南大学， 2016.

    [4]杨易，江清华，周兵，等.纯电动汽车最佳动力性换挡规律研究[J].汽车技术，2011（3）：1-5.