基于电池SOC衰退的换挡规律

关键词：新能源汽车；纯电动汽车；电池SOC；换挡规律

0系统效率对系统经济性影响分析

2挡AMT纯电动汽车的系统效率主要由电池充放电效率、驱动电机效率和变速器效率共同决定。系统效率计算公式如式（1）所示。

对2挡AMT纯电动汽车系统效率的分析需要综合考虑电池、电机效率以及变速器在换挡前后的效率变化，其目的是为了确保变速器换挡前后整个系统的效率达到最高。电机的效率表示为。电池SOC、电机输入功率以及电池温度是影响电池充放电效率的主要因素，本文为简化分析，忽略电池温度的影响。因此，电池的效率可表示为。变速器的效率可表示为。将电机转矩、转速转化成车速与加速踏板开度之间的关系，即可得到当前系统效率的计算公式（2）。

1基于系统效率最优的最佳经济性升挡规律

对2挡AMT纯电动汽车的经济换挡控制规律进行设计时，需要综合考虑电池、电机效率以及变速器在换挡前后的效率变化，以确保变速器换挡前后整个系统的效率最高。根据公式（1）和（2），可以得到汽车在2个挡位下的系统效率变化曲线，并据此绘制出电池SOC=0.4和电池SOC=0.7时2挡AMT系统的效率图（图1和图2）。

但是，在汽车行驶过程中，SOC值不断变化，因此换挡规律应根据电池SOC的变化进行实时调整，以提高系统效率。如图3和图4所示，在电池SOC分别为0.4和0.7时，2挡AMT的最佳经济性升降挡曲线表明，电池SOC的变化对经济换挡规律有显著影响：当电池SOC小于0.4时，曲线随SOC的变化较大；而当电池SOC大于或等于0.4时，换挡曲线基本随SOC的增加不发生明显变化。这是因为当电池SOC处于低状态时，电池内阻较大。

2与传统换挡规律的仿真对比分析

为分析采用本文所制定的经济性换挡规律与传统换挡规律对2挡AMT纯电动汽车能耗的影响，需在Matlab/Simulink平台上进行仿真和分析。为使模拟更加接近汽车的实际工作情况，本文构造了UDDS+NYCC+UDDS+HWFET+NYCC+HWFET组合循环工况，分别对本文所制定的2挡AMT最佳经济性换挡规律和传统的经济性换挡规律进行仿真对比分析。结果表明，本文提出的考虑电池SOC换挡规律对于提高系统效率更为显著。图5、6、7分别对比了2种换挡规统律下电机转矩、SOC消耗和能量消耗的变化情况。

表1列出了在UDDS+NYCC+UDDS+HWFET+NYCC+HWFET综合循环工况下的整车能耗对比。从中可以看出，采用本章提出的换挡规律，整个循环工况下电池剩余SOC为0.372，消耗能量为8.42kWh；而采用传统经济换挡规律，整个循环工况下电池剩余SOC为0.352，消耗能量为8.59kWh。因此，在循环工况下，本文制定的考虑电池SOC系统效率的经济性换挡规律相较于传统基于电机高效换挡规律具有更明显的节能效果，能更好地节省2挡AMT纯电动汽车的能量消耗，延长汽车的行驶里程，从而解决目前电动汽车行驶里程不足的缺陷。

3小结

本文在驱动工况下推导了系统效率的理论计算公式，并分析了系统效率对系统经济性的影响。根据系统效率制定了在电池SOC分别为0.4和0.7时，2挡AMT的最佳经济性升降挡曲线，并绘制了不同电池SOC下2挡AMT最佳经济性升降挡规律图，分析了电池SOC的变化对系统经济性的影响。此外，还对所提出的考虑电池SOC变化系统效率的经济性换挡规律进行了仿真分析。结果表明，本文制定的考虑电池SOC系统效率的经济性换挡规律相较于传统基于电机高效换挡规律具有更明显的节能效果，更能提高整车经济性。