探析电动汽车机械自动变速器控制优化

邓方　杨阳

摘要：目前随着科技不断的发展，国民的生活水平获得了很大的改善，汽车在我国的普及率越来越高，我国目前工业的快速发展及居民生活水平的大幅提升使汽车的购买率节节攀升。但由于汽车尾气是环境污染的重要因素，再加上国家也出台了许多新能源汽车发展的好政策因而目前汽车厂商都在本着可持续发展的核心思想不断地探索电动汽车以及一些清洁能源的使用。基于此，本文主要讨论电动汽车机械自动变速器具体控制优化策略。

关键词：电动汽车;机械自动变速器;控制策略

0  引言

在进行电动汽车机械自动变速器的控制过程当中，必须对其性能进行全面的分析，同时也要了解其中的发展限制的主要因素，最为重要的就是要对机械自动变速器的各方面性能进行不断地优化与探索，从而使电动汽车在使用的过程当中能够更加高效，同时也可以降低生产成本来让企业获得更多的收益，进而实现良性循环。

1  电动汽车机械变速器的概述

电动汽车的探索与研究与许多学科都具有直接关系，其中的系统工程非常的复杂，目前自动变速系统当中的自动变速器主要可以分成多种类型，比如液力式的、机械式的等等。电控的机械自动变速器通过加入一些电控单元来进行自动化换档，其中的控制系统的主要结构可以分成传感器的信号采集系统和换挡执行系统部分。这种电控的控制器性能比较优越，而且投入的成本相对也不会很高，因此也受到很多厂家的普及使用，得到了比较广泛地推广。本文对电动汽车的机械变速器具体的控制优化策略方面进行探索，主要包括对电控自动变速箱的结构和对电动汽车的动力性、经济性的及其影响因素进行一系列的探索。

2  如何对电动汽车机械自动变速器进行优化控制

2.1 电动汽车机械自动变速器换档方面的问题

传统的手动变速器汽车往往是有离合器的，驾驶员可以通过离合器来对汽车进行一系列的变速，离合器可以切断或连接发动机和变速器的动力传输。一般来说驾驶员可以通过摘档、挂倒档和前进档以及踩离合器退入到新的档位就可以完成换档，离合器是传统手动档汽车来进行换档的一个主要的零部件。

2.2 电控机械的自动变速器无需离合器的具体工作过程

电动汽车在行驶的过程当中会受到周围环境的影响。比如电动汽车在上坡过程当中，在上坡之前自动变速器会直接控制其电量以及制动力大小，让电动汽车的状态能够达到最优，同时也可以更加节约能源。但在这个时候如果驾驶员对电动汽车发出一定的干扰指令，那么系统就会将驾驶员的操作作为中心来改变电动汽车内部的控制，这种情况就很容易对电动汽车的行驶做出比较不利的影响。因此如果想要让电动汽车整体的性能获得全面的提高，就必须优化电动汽车的实际动力，使设计的变速箱能够整体创新;另外一个方面也要让驾驶员的驾驶水平尽可能的提升，减少错误操作。自动变速器主要通过自动变速器电脑（ECU）来控制执行机构比如离合器、制动器等等来达到不同的输出输入比来得到不同的档位。在设计电动汽车变速器的过程当中，要尽量考虑到电动汽车实际的电量，将机械自动变速器与电量二者结合起来，这样才能帮助电动汽车拥有更优的性能。在电动汽车的电量比较充足的时候，可以对机械自动变速器进行一系列的控制操作;但如果电动汽车电量明显不足时，那么在对机械变速箱进行控制操作的过程中就会出现一些问题，这些问题主要体现在方向控制以及相关的换档操作方面。所以如果想要让电动汽车的机械自动变速器的性能可以获得更多的优化，就必须要能够尽量控制电动汽车的实际电能消耗和解决电动汽车当中电池容量的问题与行驶上的问题（比如温度和稳定性影响）以及设计方面不合理的一些相关的问题。在进行电动汽车的机械自动变速器优化的过程当中，尽量让驾驶员的操作能更加符合经济性以及动力性的要求，同时也需要让经济性与动力性能够进行随意的切换，可以设计多种驾驶模式以满足不同状态下和不同驾驶者的需要。比如上坡的时候可以选择动力模式而高速路况较好的时候选择经济模式。并且可以将电动汽车的性价比尽量变得更高，驾驶员需要尽量熟悉电动汽车的自动变速器变速规律与换档规律，这样让电动汽车在不同的环境下对机械自动变速器的使用最优化。

2.3 电动汽车机械变速器的换档方面的具体操作

首先电动汽车自动变速器没有离合器，换档过程实际上就是通过换档单元进行档位变化和控制电机的输出功率。其主要有三种换挡的方式，分别是气动电控式、液压电控式和电动电控式。这三种换档方式当中，电动电控式最为普遍，其方法主要是使用机械自动变速器对电动汽车的电机转数以及扭矩行全面的控制，让换档的过程能更加的精准。机械自动变速器其具体的设计原理是能够直接控制转动丝杠螺母，能够让转动齿轮正常运行从而带动传动轴进行转动。另外一个方面电动汽车在进行电机档位的转换的過程中换档中间轴能够自由转动，等换档完成后再由电机继续保持工作，而且这个换档工程中必须保证动力输出平稳。这个过程就可以叫做电动汽车自动变速箱的换档。这样没有离合器的换档过程当中，能够让电动汽车在换档的时候尽量消耗更少的动能，保证电动汽车的行驶时间更长，从而使电动汽车的性能能够获得更多的优化。

3  电动汽车机械自动变速器的具体性能

电动汽车的自动变速器不仅能够让电动汽车在驾驶的时候更加稳定，同时也可以让电动汽车在行驶过程中续航时间变得更长，因此机械自动变速器是电动汽车当中的一个革新产品，同时具有在未来可能全面发展的趋势。目前主要是有四种电动汽车的机械自动变速器，分别是电控机械自动变速器、液压机械自动变速器、无极机械自动变速器以及双离合机械自动变速器，这四种机械自动变速器各有长短;但电控机械自动变速器的结构和其他三种比起来更为简单，成本更低，而且工作的效率更高，所以我国很多的电动汽车都使用这种自动变速器。把换档操作当中的手动操作装置改成电控盒，让电动汽车的换档能够更具自动化的特点，多个传感器接受车速信号、电机信号以及档位信号进行采集，之后再传送到控制模块当中去，控制模块再输出控制指令，控制指令再驱动执行机构进行换档，从而达到自动换档的目的。不仅如此，电控机械的自动变速器在工作的时候也需要能够接受驾驶员的具体指令，也就是踩油门加速踏板或者减速制动，在停车以及开车的过程当中，需要按照相应的指令来进行相应的换档，这样可以尽量减少电动汽车换档的时间，从而使电动汽车在换档当中的卡顿现象能够大大减低[1]。

4  电动汽车自动变速器受到的阻碍

对电动汽车进行深入的探索便可以发现一些限制性的问题，例如电动汽车的行驶时间较短，动力比较不足，而且成本也相对比较高，耗电量很大[2]，但是续航时间又比较短，况且很多充电的基础的设施都比较缺少，因而也使得很多人在购买的过程中会比较犹豫，让电动汽车的行业也难以得到全面的发展，电动汽车与普通汽车比起来行驶的公里数明显比较短，并且如果周围的环境比较恶劣（比如低温环境）或是驾驶员的驾驶水平不足，那么行驶时长将会更短，因此很难满足消费者的全面需求[3]。

5  电动汽车机械自动变速器控制方面的优化

5.1 对换档过程的整个优化策略

电动汽车的自动变速器没有离合器，在换档的过程中，主要就是控制电动汽车的动力电机的具体工作模式以及控制变速器的选换挡。其执行机构可以分成三种类型，即电控液动、电控气动以及电控电动。本文选择的是电控电动的形式，这种类型的直流电机驱动使用主控芯片对电机扭矩进行控制，再对自动变速箱档位进行控制，可以根据传感器获得的信息快速调整，非常灵活具有先天的优势。

5.2 对自动变速器的控制优化

首先要尽量缩短换挡的时间，同时尽量减少换档过程中的冲击，做到换档平顺。无离合器式系统换挡主要就是为了能够让车辆的转速得以满足，同时让转速扭矩能够进行一定的改变，对变速器进行执行机构变化得到不同的传动比。其品质评价主要就是看两个关键的方面，第一个就是换挡的时间。怎样才能够尽量快速并且平稳的进行换挡，首先要了解换挡过程当中的一些运算速率，其次执行相关机构的反应与换挡的速度要比较快，最后控制系统要能够协调控制和变速器之间的工作效率。

第二个就是换挡的冲击，在频繁换档的过程中尽可能将冲击度减少到最小，否则驾驶者感受到换档的冲击会大大降低驾驶的舒适性。这两个方面是汽车的机械变速器具体的控制策略能够不断的进行优化的方向。

最后就是控制模式切换的变化率。动力电机的三种工作模式可分成调速模式、自由模式以及例句模式。而例句模式就是在普通行驶过程当中的一种模式，在档位被摘除之前很有可能会变成自由模式，则在换档完成之后就会变成调速的模式，这三种档位切换过程当中会有相互变化。这种变化需要控制单元能够自动地进行切换。这是电控电动自动变速器发展的优势也是比较有发展前景的方向。

5.3 综合控制优化策略

要能够确认动力电机扭矩的最大变化率，在实时的变化率小于最大变化率的前提之下，让其值尽量接近于零，从而让例句模式以及自由模式可以相互进行切换，在对动力电机调速的过程当中，尽量让转速以及同步之前的转速能够有所提升;在换档结束之后，驾驶员的驾驶意图有可能会被控制单元自动识别，从而完成动力电机切换的过程，同时也可以缩短换档时间，让自由模式与例句模式能够相互之间自由转换。

6  结束语

综上所述，在对电动汽车的机械自动变速器进行控制优化的过程當中，要能够尽量缩短换档的时间，减少换档的冲击以及自由切换其工作模式来让电动汽车整体的经济性、动力性得以提升。从而提高驾驶的舒适度，提高汽车的经济性能，降低使用成本，也使消费者更愿意选择电动汽车，而厂家也能节省制造成本。进而扩大电动车的市场份额，使汽车产业更环保。

参考文献：

[1]李玉柱.探析电动汽车机械自动变速器控制策略优化[J].现代制造技术与装备，2019（08）：152-153.

[2]祁先学.探析电动汽车机械自动变速器控制策略优化[J].内燃机与配件，2019（09）：158-159.

[3]江国平.探析电动汽车机械自动变速器控制策略优化[J].时代汽车，2019（07）：166-167.

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作者简介：邓方（1986-），男，硕士研究生，助教，研究方向为汽车维修;杨阳（1992-），女，硕士研究生，助教，研究方向为汽车维修。