新型雙電機構型純電動汽車節能潛力分析

王俊倩

摘要：隨著人們生活水平的提升，汽車成為每個家庭的日常交通代步工具。汽車在運行中會排放污染物，進而影響生態環境。在科技快速發展背景下，純電動車應勢而生，純電動汽車在運行過程中無污染、嗓音低，耗能少，為節能減排的低碳城市發展目標的實現提供了可能，并成為未來汽車發展的主要方向。文章以新型雙電機型進純電動汽車為切入點，先分析其節能技術，之后在討論構型和參數配置的基礎上對控制策略進行分析，并總結出雙電機構型純電動汽車的節能潛力，以供參考。

Abstract： Cars become vehicles for transportation routinely for every family with the promotion of people’s living standards. And vehicles in use emit pollutants that will affect the ecological environment. Under the ground of rapid development of science and technology， pure electric vehicle comes into being and provides the possibility for the realization of the development goal of low-carbon city of energy conservation and emission reduction because of pollution-free， low voice and low energy intensive. Taking the late-model electric vehicle as the point of penetration， this paper analyzes the energy-saving technology and the control strategy based on mechanism discussion and parameter configuration. Finally， the energy saving potential of dual motor pure electric vehicle is summarized for reference in this paper.

關鍵詞：雙電機;純電動汽車;節能潛力;具體分析

Key words： dual motor;pure electric vehicles;energy conservation potential;concrete analysis

0 ?引言

在科技快速發展的背景下，汽車成為家庭常用交通工具，交通運輸也成為世界各國家能源消耗和碳排放的最大載體。世界發達國家的交通運輸能源消耗占總能源消耗的大概28%左右，而二氧化碳的排放量大概占總排放量的大概三分之一。純電動汽車以污染少、能源轉化率高、晚間充電白天運行的特點，成為新能源汽車研究的主要方向。文章主要探討新型雙電機型純電動汽車的節能潛力，以供參考。

1 ?純電動汽車節能技術

1.1 制動能源回收技術

純電動汽車的制動能量回收技術能有效提高能量的利用率，進而實現節能減排。根據純電動汽車的制動能量回收設計方案，主要分為并聯控制和串聯控制，其中串聯控制在汽車運行過程中先使用電機制動力，當電機制動力不足時，利用液壓制動力進行補充，相比并聯制動來說，再生能量回收率更高。為了使純電動汽車的制動能源回收能兼顧汽車的安全性、經濟性和舒適性，可在車輛小強度運行時利用制動力進行能量回收，在車輛大強調高速運行時對電機制動力進行限制，目的是提高車輛運行過程中的穩定性和安全性。另外，還可以依托電子制動力對動力分配前后進行調整，目的是防止車輪在低附著的地面上抱死。

1.2 電機控制技術

電機遙控是一種驅動裝置，能通過技術調制將直流逆變為交流，進而調整直流對電壓的利用率。電機科學的調整策略能提高電機工作效率，提高電機工作時能源的利用率，進而減少能源消耗，是純電動汽車主要節能技術之一。對電機控制技術的研究主要有利用模糊的內控對無刷直流電機進行控制，以處理非線性問題;基于徑向基核函數神經網進行電機控制，目的是提高控制的精度;基于向后傳播算法模糊神經網的控制器，目的是實現對車速的精準識別和跟隨;以TMS320F28035為控制中心，利用48V的低壓電機作為驅動，在提高汽車安全性的基礎上最大限度的提供轉矩和高能量利用率。

2 ?新型雙電機構型純電動汽車構型

文章探討的新型雙電機構型純電動汽車是在原有單機純電動汽車的基礎上進行改裝，目的是在保證原汽車動力的基礎上提升新型雙電機構型純電動汽車的效能。改裝后的雙電機構型汽車在運行時能實現轉矩耦合和轉速耦合的雙驅動模式的并用，節能潛力比較可觀。

2.1 改造前的汽車構型及電機參數

改造前的單電機汽車的構型主要是單電機帶驅動橋結構（具體如圖1）。電機參數是：峰值功率為90kW，額定功率是45kW，最大轉矩為210N·m。改裝前的單電機汽車MG的MAP如圖2所示。

2.2 改造后的雙電機型純電動汽車動力結構

改造后的雙電機型純電動汽車的動力運行是通過兩個電機和兩個離合器共同作用，其中電機MG2通過離合器C2與行星排的太陽輪進行連接，而電機MG1主要是通過減速結構與行星排的活動齒圈連接;其中離合器1與制動器B1主要是控制電機MG1連接的活動齒圈，并控制齒圈的閉合狀態，離合器2主要通過控制電機MG1與汽車主驅動軸的連接狀態，實現與汽車的主減速器的連接。（如圖3）

3 ?新型雙電機構型純電動汽車的雙電機參數配置

改裝后的雙電機型汽車的兩個電機的參數配置主要是結合汽車工作模式和整車電機性能參數進行設置。結合整車的參數配置，雙電機的參數要滿足兩個電機的聯合工作區域不小于整車電機工作區域，兩個電機可進行不同功率的協調劃分，目的是使單獨電機工作的區域與耦合工作區域分布的合理性，電機在工作時能有效提高高效率區間的能量利率效率。雙電機的工作效率與其工作區域相關，工作區域又與汽車行駛過程中的工況相關。在劃分雙電機的工作區域時，可依托電機工作地點和車速頻次的統計進行確定，在獲得較高電機工作頻次的基礎上確定電機工作功區域與功能。

4 ?雙電機構型控制策略

改裝后的雙電機構型主要是通過模式識別、轉矩計算和需求轉矩三部分進行軟件控制。（如圖4所示）由于改裝后的雙電機構型汽車屬于混合動力結構，在控制時要依托整車控制結構，對車輛的運行進行控制。車輛在不同行駛狀態下，會根據滿足車輛運行條件進行最佳工作模式的。切換。具體規則依托驅動原理和動力源參數制定，目的是使雙電機都可在盡可能高的高效工作區域。汽車在行駛過程中，根據對加速踏板變化的識別，對車輛進行調整，對應的條件是加速踏板變化率為零時，整車處于穩態模式，否則整車處于瞬態模式。在相同踏板開度情況下，基準轉矩MAP呈現上凸型時，形成的基準轉矩大于呈現下凹型，此時，整車的消耗功率會增加。為了準確計算雙電機構型電動汽車的節能潛力，本文所設計的屬于下凹型基準轉矩，那么當整車處于急加速的情況時，動力會出現不足，需要增強轉矩進行補償。轉矩補償的目的是滿足車輛急加速時的運行轉矩需求。

車輛在運行過程中，當踏板給出一個轉矩需求時，可以對雙電機MG1和MG1的單獨工作時的功率及MG1和MG1合作時工的工作功率進行測量，通過對不同工作模式的工作需求功率進行計算，以總結出電功率工作需求量最小狀態下的工作模式。

5 ?仿真結果

通過相關仿真模型的構建，可以對單電機工作能量消耗與雙電機工作能量消耗進行對比，進而發現雙電機構型節能潛力最大，比單電機節能率要高大概10%。總之，通過對雙電機和單電機的工作耗能進行對比研究發現，雙電機能在滿足整車運行基礎上能實現經濟效益最大化，能突出節能效果。

參考文獻：

[1]林歆悠，伍家鋆，魏申申.雙電機耦合驅動電動汽車驅動模式劃分與優化[J].汽車工程，2020，42（4）：424-430.

[2]邵俊博，劉耀龍，張若楠，等.發電側電源結構對純電動汽車節能減排的影響及優化[J].科技創新與生產力，2019（8）：43-47.

[3]劉永濤，馬金秋，方海峰，等.兩檔式純電動汽車制動節能策略仿真研究[J].節能技術，2019，37（1）：53-58.

[4]李心月.未來中國純電動汽車的節能減排效益分析[J].中國戰略新興產業，2019，（6）：73.

[5]陳軼嵩，馬金秋，丁振森，等.純電動汽車動力系統全生命周期節能減排績效評價研究[J].機械與電子，2018，36（11）：20-23.

[6]陳立新.淺析純電動汽車安全與節能技術[J].汽車與駕駛維修（維修版），2018（4）：174.

[7]劉大鵬，陳軼嵩.純電動汽車與混合動力汽車全生命周期節能減排對比研究[J].汽車實用技術，2018（15）：1-4.

[8]陳家城.純電動汽車安全與節能技術研究現狀[J].科技資訊，2017，15（13）：25-26，28.

[9]鄧昕軼.純電動車節能減排及發展前景研究[J].內燃機與配件，2019（21）：229-230.