某純電動(dòng)汽車高速切換低檔風(fēng)險(xiǎn)分析
舒?暉,姚學(xué)松(奇瑞新能源汽車股份有限公司,安徽?蕪湖?241002)
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/202004/412570.htm摘?要:基于某款純電動(dòng)汽車高速運(yùn)行時(shí),強(qiáng)行掛入低檔位時(shí)存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析;文章分別分析了1檔最高車速時(shí)對(duì)應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速下對(duì)應(yīng)的整車車速。結(jié)果表明,1檔下需要對(duì)最高車速進(jìn)行限制,提高動(dòng)力總成工作安全性,預(yù)防驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)損壞,造成整車動(dòng)力丟失。
關(guān)鍵詞:電動(dòng)汽車;動(dòng)力總成;變速箱;掛擋
0 引言
在全球環(huán)境污染和化石能源短缺加劇的背景下,以純電動(dòng)汽車為代表的新能源汽車的發(fā)展受到全世界廣泛關(guān)注。純電動(dòng)汽車具有低噪聲、無(wú)污染、能量來(lái)源多樣、能量效率高等優(yōu)點(diǎn),發(fā)展純電動(dòng)汽車是解決城市化進(jìn)程中環(huán)境污染和交通擁堵問題的重要途徑之一 [1] 。市場(chǎng)上大部分電動(dòng)汽車都是電機(jī)匹配單減速器,整車行駛過程,電機(jī)可能工作在低速高轉(zhuǎn)矩和高速低轉(zhuǎn)矩的低效區(qū);電機(jī)匹配變速箱時(shí),低速高轉(zhuǎn)矩工況下用低檔位,高速低轉(zhuǎn)矩工況下用高檔位,讓電機(jī)盡可能工作在高效區(qū),提高整車?yán)m(xù)航里程。
目前有很多研究人員研究了電機(jī)匹配多檔減速器,有人針對(duì)純電動(dòng)汽車動(dòng)力總成設(shè)計(jì)問題 [2-3] ,對(duì)純電動(dòng)汽車的動(dòng)力總成選型、電機(jī)參數(shù)、變速器參數(shù)等方面進(jìn)行了研究,提高了動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。蔣樹勛等針對(duì)電動(dòng)汽車多檔變速箱換檔策略,提出一種以動(dòng)力及傳動(dòng)部件試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),以最高能量效率為目標(biāo)的策略,同樣改善了整車經(jīng)濟(jì)性。曾虎 [4] 等以某純電動(dòng)汽車為例,探討了變速器傳動(dòng)比與檔位的確定,實(shí)現(xiàn)了汽車最高速度和最大爬坡度的要求。唐永琪 [5] 提出了換擋品質(zhì)的概念,通過對(duì)同步器的滑磨功和換檔沖擊度進(jìn)行分析,縮短了換檔時(shí)間,提高了變速器的換檔品質(zhì)。
本文針對(duì)某款純電動(dòng)汽車高速運(yùn)行時(shí)強(qiáng)行掛入低檔位的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析,對(duì)比了最高車速時(shí)掛入1檔時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速與電機(jī)安全運(yùn)行的最高轉(zhuǎn)速,結(jié)果表明,最高車速下掛入1檔時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速高于安全轉(zhuǎn)速;基于動(dòng)力總成安全性,提出了一種1檔時(shí)限制最高車速的策略,降低了電機(jī)控制器IGBT損壞的風(fēng)險(xiǎn)。
1 基本參數(shù)
本文是基于某款純電動(dòng)汽車搭載的五檔變速箱匹配電機(jī)分析,其動(dòng)力總成系統(tǒng)由電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、變速箱、半軸和車輪等組成,結(jié)構(gòu)如圖1所示。某純電動(dòng)汽車的性能參數(shù)如表1所示,變速箱由主減速器和差速器組成,減速比如表2所示。
基于表1中輪胎尺寸參數(shù),輪胎寬度是180mm,扁平率是60,輪圈直徑是15英寸(注:1英寸=2.54cm),所以:
輪胎截面高度為:180×0.6=108mm
輪胎滾動(dòng)半徑為:(108×2+15×25.4)/2=298.5mm
輪胎周長(zhǎng)為:
2×3.14×298.5/1000=1.87m
2 失效工況分析某純電動(dòng)汽車最高車速為100km/h,當(dāng)以最高車速運(yùn)行時(shí),其輪胎轉(zhuǎn)速n 輪胎 與最高車速V 車速 的關(guān)系如下:
n 輪胎 =V 車速 /1.87=891rpm
電機(jī)轉(zhuǎn)速n 電機(jī) 與輪胎轉(zhuǎn)速n 輪胎 的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:
n 電機(jī)=n輪胎 ×N rpm
根據(jù)表2中各檔位下總減速比分別計(jì)算最高車速掛入該檔位時(shí)對(duì)應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速,對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3所示。當(dāng)以100km/h的車速掛入1檔時(shí),對(duì)應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速已經(jīng)超過電機(jī)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速的極限,此時(shí)電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)為:
U=58×12811/1000=743V
由此可見,U遠(yuǎn)大于IGBT模塊的耐壓等級(jí),產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)會(huì)燒毀IGBT模塊。
綜上,車速過高強(qiáng)行掛入1檔存在燒毀電機(jī)控制器IGBT模塊的風(fēng)險(xiǎn),其他檔位均在電機(jī)最高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。
3 保護(hù)策略
由表1知該電動(dòng)汽車存在最高性能轉(zhuǎn)速和最高機(jī)械轉(zhuǎn)速,下面分別計(jì)算1檔時(shí)最高性能轉(zhuǎn)速和最高機(jī)械轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的車速。最高電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的車速如表4所示。
電機(jī)最高性能轉(zhuǎn)速為8200rpm,掛入1檔能夠達(dá)到的最高車速:電機(jī)轉(zhuǎn)速/1檔速比×輪胎周長(zhǎng)×60min/1000=64km/h。
電機(jī)最高機(jī)械轉(zhuǎn)速為9840rpm,掛入1檔能夠達(dá)到的最高車速:電機(jī)轉(zhuǎn)速/1檔速比×輪胎周長(zhǎng)×60min/1000=77km/h。
綜上數(shù)據(jù),確保不燒毀電機(jī)控制器IGBT模塊且留有一定安全余量,建議該純電動(dòng)汽車將1檔最高車速限制在70km/h,此時(shí)1檔對(duì)應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速為8970rpm,小于最高機(jī)械轉(zhuǎn)速;對(duì)應(yīng)的最大反電動(dòng)勢(shì)520V(IGBT模塊耐壓等級(jí)650V)。
4 結(jié)論
本文通過對(duì)某款純電動(dòng)汽車搭載的五檔變速箱匹配電機(jī)分析,結(jié)果表明,該電動(dòng)汽車最高車速時(shí)掛入1檔時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速為12811rpm,超過電機(jī)最高機(jī)械轉(zhuǎn)速,反電動(dòng)勢(shì)達(dá)到743V,高于電機(jī)控制器IGBT模塊耐壓值,存在炸管風(fēng)險(xiǎn);通過對(duì)1檔車速進(jìn)行限制,可有效降低強(qiáng)行掛當(dāng)風(fēng)險(xiǎn),提高整車安全性。
參考文獻(xiàn):
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?。ㄗⅲ罕疚膩?lái)源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2020年第05期第71頁(yè),歡迎您寫論文時(shí)引用,并注明出處。)
評(píng)論