插电式混合动力汽车变速器动力匹配与试验

裴锦雲 王振

摘 要：随着当前我国环境污染和能源枯竭的问题逐渐的严重，所以，开始逐渐的研究和推广各种新能源汽车，并且研究也在不断的深入。在现如今种类繁多的新能源汽车中，插电式混合动力汽车既具有纯电动汽车的优势又具有混合动力电动汽车的优势，它可以通过外部电网进行充电，这大大的降低了汽车的使用成本，又能保证足够的续驶里程，还降低了对燃油的依赖。所以，在当前插电式混合动力汽车已经成为一个研究和发展的重点。

关键词：插电式混合动力汽车;动力性匹配;动力中断

插电式混合动力汽车是通过以动力电池的荷电状态值为基本的依据，会使车辆具有两种模式，分别是电量维持模式与电量消耗模式，当车辆因为长时间放置动力电池出现严重馈电或是电系统出现故障的情况时，那么车辆将处于内燃机模式，以上三种车辆工作模式下，动力源将会具有不同的功率特性，但是需要注意的是它们实现与轮边负载特性的匹配时都需要依靠同一套传动系统，这一特点将会给传动系参数的确定带来了非常大的困难。

1 计算基本输出、输入特性

1.1 车辆不同工作模式下的动力性设计

动力性匹配设计的前提条件是车辆在不同工作模式下动力性的具体设计要求，其中主要包括后备功率、最高车速以及最大坡道的起步能力等几个方面。

第一轮，首先需要将EMT样机安装到原先配备手自一体变速器上，并且使用直列式4缸汽油机前置前驱的B级车上，然后试制一辆插电式混合动力电动汽车。当原来的车辆在坡道上行驶的时候，这时风阻与前、后车轮接地点的空气升力将会非常的小，所以可以将这些因素忽略，而经过对前轮接地点最大附着力计算可知与原车相比较，插电式混合动力电动汽车的前舱将增加电机与电驱动系统，后舱增加动力电池，可暂且认为插电式混合动力电动汽车存在与原车的质量分配关系呈现出相同的情况。因此，在制定不同车辆的工作模式的最大坡起能力时，要充分的考虑车辆的各种行驶。当车辆的动力电池SOC值较高的情况下，CD模式相对来说要更为适合行驶在城市工况的短距离情况下，而动力电池SOC值较低或司机预计行驶距离较长时，CS模式较为适用，能够有效地降低动力电池的充放电次数，提高其使用寿命。而如果车辆处于CS模式，那么按照电机额定功率，然后配合发动机的话，车辆将会非常的稳定，并且还能够获得更多的动力性。但车辆如果长期处于闲置的状态下，那么动力电池将会严重馈电，那么这时就比较适用ICE模式[1]。

2 原理樣车试验验证

2.1 工况试验结果

大部分的时候，插电式混合动力电动汽车优先使用的大部分都是CD模式，在车辆的电池电量发生不足的时候，能量管理策略会自动的切换整车的工作模式，然后转换成CS模式。两种模式中，CD模式更加的适用于城市短距行驶，而CS模式则更加的适合长距行驶，司机如果可以根据目的地，手动的切换行驶模式，那么插电式混合动力电动汽车将会将最大的优势发挥出来，因此，之所以在原理样车上能够设置切换模式的功能，是为了方便司机手动切换模式。由于NEDC工况下无需进行爬坡，车辆在CD模式时，电机仅仅只需要使用2/3档速比向轮边提供动力即可，具体来说，就是当插电式混合动力电动汽车的车速达到65 km·h-1的时候，才会由2档切换到3档，以此保证司机不需要进行频繁换档，在一定程度上能够有效地提升驾驶的舒适性。通过利用回馈制动功能，电机可以回收18.5%的制动能，通常百公里所需要的电量为16.58 kWh。但是以上数值主要是根据在电池满电的前提条件下，车辆以CD模式完成两次NEDC工况，在车辆停止行驶之后，将电池充满，并利用电度表仔细的测量电池中的能量，基于这个方式就能够得到有效地车辆百公里耗电量。

2.2 动态切换过程的分析

当车辆在行驶过程中的车速为30km·h-1，并且EMT是2档的时候，测试数据显示CS模式向CD模式切换的完整过程，当时间的时候，会导致触发模式切换系统，而降为;而时，动力切换执行系统大约会需要耗费100 ms断开路径，当对电机进行调速之后，也需要耗费建立路径，之后离合器开始分离。

在发生上述的过程之前，油门已经被完全的松开，因此，在分离离合器前，不需要再将降低至0 N·m。当的时候，离合器分离，同时发动机关机，最终停止旋转[2]。

当EMT处于CS模式时，且车速为41.5 km·h-1的时候，2档在向3档切换的过程中，并且时间t=1.4 s的期间会触发切换档位功能，TICE则开始发生下降，并且离合器也将同步开始分离，也会向轮边进行动力输出，在切换档位的过程中能够确保轮边无动力中断;当的时候，离合器将完全结合，与会实现第二次此消彼长的过程，按照模式下的能量管理策略，车辆将会重新的变成由发动机来进行动力输出[3]。

虽然档位切换的过程偏长，但是由于电机持续的向轮边给予动力支持，所以，在行车的过程中动力中断的是不会感受到的。

3 总结

综上所述，本文对于基本输出、输入特性计算、原理样车试验验证进行了简单的论述，并详细的阐述了插电式混合动力电动汽车的模式切换。

参考文献：

[1]明辉，谢红军，秦大同.电动汽车电机与传动系统参数匹配方法的研究[J].汽车工程，2013，35（12）：1068.

[2]邓元望，王兵杰，张上安等.基于混沌遗传算法的PHEV能量管理策略优化[J].湖南大学学报：自然科学版，2013，40（04）：42-48.

[3]吴晓刚，卢兰光.插电式串联混合动力汽车的系统匹配与仿真[J]. 汽车工程，2013，35（07）：573-582.

作者简介：裴锦雲（1989-），男，湖北松滋人，本科，试验工程师，研究方向：新能源汽车动力总成试验。