纯电动汽车动力系统参数匹配及整车控制策略研究

周林

摘 要：近年来，我国经济飞速发展，为了实现城市发展与生态健康可持续发展共同进步的发展目标，我国越来越重视绿色环保的发展理念。交通运输的发展也逐渐向这一发展理念靠拢，绿色环保的新能源纯电动汽车应运而生，也得到了越来越多的重视与认可。绿色环保和可充电电池提供动力的汽车发展已经成为了新的趋势。本文从纯电动汽车的发展现状及动力系统参数匹配角度入手进行分析，探究了纯电动汽车动力系统参数匹配及整车控制的策略，以此希望推进我国绿色环保新能源纯电动汽车的发展，仅供参考。

关键词：纯电动汽车 动力系统 参数匹配 整车控制

交通运输行业在不断的发展改革中，为了紧跟国家发展，深入贯彻落实绿色环保的可持续发展目標，设计师们提出了纯电动汽车的设计理念，并将其大力推广投入市场应用也取得了一定的成绩。这一新能源汽车也逐渐融入到人们的日常生活中，成为人们出行中的一种重要交通工具。纯电动汽车主要由电力驱动、控制系统、驱动力传动装置等部分组成，而且纯电动汽车是由可充电电池将电能转化为机械能来为其提供动力的。除此之外，纯电动汽车的驱动电机采用的通常也是永磁无刷直流电机，这种电机在纯电动汽车的实际使用中提供了可靠的性能。当前，虽然纯电动汽车由于对环境污染影响较小的优势有着优良的发展前景，但其技术还不够成熟，不乏存在一些不足之处，尤其是在其动力系统参数匹配及整车控制的问题上，还需要相关人员进行不断的研究与优化。

1 纯电动汽车的发展现状分析

现如今，随着我国经济与社会的飞速发展，人们的生活水平也在日益攀升，越来越多的家庭都拥有了属于自己的汽车，汽车数量不断增加的同时也极大地加剧了汽车用油的资源消耗并使其持续保持增长趋势，能源资源的消耗问题逐渐严重。与此同时，伴随着能源消耗问题的还有环境污染问题，汽车排放的尾气是城市环境污染的主要元凶[1]。我国的二氧化碳排放量也已经位居世界第二的位置，全力缓解环境污染问题已经成为全国人民追求的目标。基于此背景下，为了实现我国能源安全与环境保护的双重可持续发展目标，作为用二次电源为储能方式的纯电动汽车可以有效地助力这一问题，因此，党和国家对于这一零排放、噪音低且结构简单的能源汽车越来越重视，纯电动汽车整车技术的提高也成为了新时代发展的重要问题。

2 纯电动汽车基本系统参数

纯电动汽车的基本系统参数是判定汽车性能的主要指标之一，其主要包含两个方面：第一，基本系统。这一参数不仅仅会直接影响到纯电动汽车本身的安全性，还会对汽车行驶路程的远近和使用寿命产生影响;第二，动力性能。在纯电动汽车的基本系统参数中动力性能也是重要指标之一，这一指标主要关联的是汽车的最大的速度、最大的加速度以及爬坡性能，其对于汽车的整体性能的影响也是不容忽视的。

3 纯电动汽车的动力系统参数

纯电动汽车的动力系统参数也包含了两部分。首先是驱动电机参数匹配，对于驱动电机来说，最重要的因素就是功率了，最大功率和额定功率可以说是驱动电机功能的直接体现形式，并且其对于汽车整体的性能也有着重要的效用，通常情况下在城市当中需要限制汽车的行驶速度，纯电动汽车驱动电机的额定功率可以有效地控制汽车在行驶过程中的最高速度以此实现环保的目标;其次对于电动汽车的电池来说，电池组数量与电压值是其重要的两个因素，在电池的研发与制作过程中必须要适当合理的配置电池组数量，使其最大输出功率能够完全满足电动汽车的最大功率，确保纯电动汽车在行驶过程中可以保持最大功率的输出，安全稳定的运行[2]。

4 纯电动汽车动力系统参数匹配及优化

4.1 动力性作匹配与优化

传统的对动力系统关键参数确定的一种匹配方式就是将动力性作为整车参数设计的主要目标，其主要参考动力性能指标因素，这一匹配优化方式对于整车的成本特性较为注重，最常用于传统车型和一些在动力系统的部件上进行电气化改革的车型上，致力于用最少的变动来最大程度的满足整车的动力需求。在纯电动汽车的基础上，这种方法则普遍使用在汽车变速器档位和速比的设计及换挡优化中。

4.2 动力系统部件的经济性与节能性优化匹配

虽然做好动力系统参数的优化可以满足电动汽车需求的动力性能，但是对于其整车系统来说却不单单只有动力性能这一系统参数，其中整车系统运行效率和续驶里程及能耗情况也都有着不容小觑的重要地位，而整车的动力系统可以由不同的部件参数进行排列组合，而不同的组合方式则可以为电动汽车产生不同的节能能力与经济效益。那么，在对电动汽车动力系统参数进行优化匹配时，就需要将动力系统中的某个部件的经济性能与节能能力也作为优化目标的一部分[3]。

4.3 整车角度出发对动力系统参数的综合优化

上述两种系统参数匹配及优化措施都是从整车角度出发的综合考虑结果，其对于提升电动汽车的整体性能与环保节能的能力都有着重要的作用力，但这一重要手段也会导致电动汽车的设计成本增加，因此，在进行电动汽车的研发设计过程中，整车成本问题也需要进行一定程度的分析及考量。衡量动力系统成本的因素主要可以体现为部件的体积与质量，因而适当合理的调整动力系统部件的体积与质量不仅能够有效控制整体成本，还会一定程度上拓宽动力系统的布置空间，从而提升能量的利用率，减少能源浪费。

5 纯电动汽车整车控制策略分析

5.1 电动机控制系统

电机控制系统主要有以下两个体现模式：第一，转矩控制模式。在这一模式下，整车控制器会对纯电动汽车的电机输出转矩值、电机运行方向、电机运转的方式等因素的状态信息进行采集并传输给电机控制器，接着由电机控制器来做出相应的指令及动作;第二，转速控制模式。这一控制模式下，整车控制器传输给电动机控制器的状态信息则会变更为电机输出转速值、电机运行方向以及电机运转模式等。另外，电机控制器不仅能反应电动汽车基本的一些状态信息，还能够在其出现故障与异常的情况下及时检测并传达该状态信息[4]。

5.2 能源系统控制

当前市面上有很多类型的纯电动汽车，因此，其也相应的具有不同的能源管理系统，能源管理系统顾名思义是对纯电动汽车动力系统能源转换做出协调分配与控制的系统。这一管理系统对于电动汽车来说，不仅仅需要满足其动力需求，最主要的工作是在这个大前提下能够让电动汽车对其电池储能达到最大效率的利用，并且在汽车减速过程中将一瞬间的制动所产生的能量得到最大程度的回收，以此以保證纯电动汽车的能量效率最大化。

5.3 辅助系统控制

在辅助系统的控制下，对于普通的汽车来说，如果在档位或者加速踏板等部位发生了异常或故障的时候，可能会导致不正常加减速或倒车的问题出现，或者在一系列比如电气连接异常，通信信息连接故障等情况出现时，辅助系统都能够做出相应的判断及动作，以便发挥其保护职能，避免故障情况对汽车本身产生危害。然而对于纯电动汽车来说，当前常见的机械传动结构部件远远不能够满足其辅助控制需求，这也就是说，在电动汽车发生故障或异常情况时候可能会使车辆转向不足或者制动不足，影响车辆的正常行驶，甚至可能会对汽车及驾驶者造成严重伤害。因此，必须加强对电动汽车辅助系统的控制，以保障电动汽车在行驶过程中的安全[5]。

5.4 制动能回馈控制

制动能回馈是对于纯电动汽车来说的一个具有代表性的功能，这一功能控制下，能够有效促进汽车能量的回馈，并且极大程度上满足电动汽车的制动力，在城市的交通中，有很多路段对于行驶速度存在限制，在这些路段中，如果电动汽车的能量回馈效率过低，则会给驾驶人员带来不好的驾驶体验，而在特定的低速或高速行驶区域当中，电机的转速会因速度过低而影响到转矩从而对制动能回馈产生影响，或因其行驶速度过高而产生过大的惯性将汽车的动能提高。因此，需要加强制动能回馈的控制，以此来为驾驶员的行驶过程提供舒适安全的体验。

5.5 驱动转矩限制功率的控制

纯电动汽车的电机中，如果驱动转矩输出功率过高，就可能会引发因电机热量过大而产生燃烧的安全隐患，从而对其驱动系统和动力系统造成损害，在也一定程度上加剧了汽车事故的发生率。因此，需要加强对于电机驱动转矩输出功率的控制，以此避免当汽车系统能量不能满足于正常驾驶需求时制动转矩而可能对汽车造成的损坏[6]。

6 结语

综上所述，在纯电动汽车发展的过程中，相关人员需要注重汽车本身的动力系统参数匹配和优化，以及对于整车控制策略的加强，不断提升该能源汽车的技术水平，以此希望帮助这一行业实现跨越式发展，并使得我国汽车企业能够在未来的汽车发展中占有一席之地，在新时代中找到新出路。

参考文献：

[1]周飞鲲. 纯电动汽车动力系统参数匹配及整车控制策略研究[D].吉林大学，2013.

[2]安治文. 纯电动汽车动力参数匹配研究[D].华南理工大学，2016.

[3]涂雪飞. 纯电动汽车动力系统参数匹配及仿真研究[D].重庆大学，2016.

[4]王智超. 电动汽车动力系统参数匹配及优化分析研究[D].西安科技大学，2018.

[5]韦杰宏，廖黎. 纯电动汽车动力系统参数匹配及整车控制策略研究[J]. 南方农机，2018，49（10）.

[6]杜嗣琢，朱有地，杨福生，陈永哲. 纯电动汽车动力系统参数匹配及整车控制策略研究分析[J]. 时代汽车，2019（12）.