纯电动汽车两挡变速器动力系统参数匹配优化.docx

纯电动汽车两挡变速器动力系统参数匹配 优化作者：李中兴 马朋涛 王泽兴 李迎宏 苏正果来源：《时代汽车》 2018年第6期1引言各国政府在面对环境污染、石油资源紧缺等问题时，不断推出更严格的排放标准，在政府 法规和市场的双重作用下，新能源汽车得到了快速发展纯电动汽车具有高效节能、零排放的 特点，因此成为了发展主流由于纯电动汽车的驱动和制动能量回收控制策略相对固定，在设 计阶段的动力系统参数匹配对于提高纯电动汽车的动力性和经济性潜力至为重要‘”目前，纯电动汽车的动力系统参数匹配研究已经取得了一定的成果文献［2-5］根据汽车动 力性要求计算动力系统的需求功率和转矩等，对驱动电机和变速器进行选型文献在电机选型 后，以NEDC工况下电机能耗最小为目标优化变速器速比文献以最高车速、加速性和百公里能 耗为目标，以变速器速比为变量进行多目标优化文献同时将电机基速和峰值转矩，变速器速 比作为优化变量，采用优化的方法进行参数匹配本文考虑到电机的制造工艺、Downsizing设计思想与纯电动汽车的换挡平顺性，选择相应 的优化目标，建立多目标优化模型，采用放大系数将多目标优化转化为单目标优化，以电机性 能参数与两挡变速器速比作为优化变量，并通过遗传算法对其进行求解。

利用GT-Suite搭建仿 真平台进行动力性仿真，通过与单挡减速器纯电动汽车对比，验证该匹配方法的有效性根据GB / T28382的性能指标提出了单档减速器纯电动汽车动力性指标如表2所示在此车 型的整车参数和动力性要求下进行两挡变速器纯电动汽车动力总成的参数匹配优化2多目标优化模型2.1优化目标多目标优化问题需要在优化变量的可行域内寻找最优解，使一组相互耦合的目标函数尽可 能达到最小，如公式(1)所示■ J.” *2晡力牲■字¥1 口XF■■赳“MW*』■a«IK'k-r>lim■frS?If?HOAHku!■打MinivnEZi»fnUjLi-DA*13a cam■11■|.KPSlfaM+MEIWAAKvUSC-3动力性仿真在GT-Suite软件平台上搭建纯电动汽车的仿真模型，如图3所示纯电动汽车动力性仿真 模型包括电池模型、电机模型、变速器模型、车身模型和动力学计算模型等如图4和表4所示，与原单挡减速器纯电动汽车相比，经优化匹配后的两挡变速器纯电动 车辆的加速性能的得到了大幅提升，0-50km/h、50-80km/h、O-lOOkm/h的加速性能分别提 升了18.5%、 4.8%和9.7%。

如图5和表5所示，与原单挡减速器纯电动汽车相比，经优化匹配后的两挡变速器纯电动 车辆的最大爬坡度由31.39%提高到41.66%，而4%坡度最高车速和12%坡度最高车速时，原单挡 减速器动力系统的驱动电机和两挡变速器动力系统的驱动电机都进入了恒功率区，并以相同的 峰值功率工作，因此两者的4%坡度和12%坡度的最高车速都相同如图6所示，原单挡减速器纯电动汽车最高车速为175km/h，经优化匹配后汽车最高车速 为 190km/h4结语本文以某款单挡减速器纯电动汽车为研究对象，采用优化的方法进行了两挡变速器动力系 统参数匹配考虑到了电机制造成本、体积重量和汽车的换挡平顺性，以电机恒功率区扩展系 数、电机额定功率、峰值功率和变速器两个挡位的重叠车速为优化目标，使用放大系数将多目 标优化转化为单目标优化，以动力性要求和变速器速比关系为约束条件，由于存在大量的非线 性约束，采用罚函数法对约束条件进行了处理，通过Ga算法求解出动力系统的最佳匹配参数 通过GT-Suite软件进行仿真，与原单挡减速器纯电动汽车进行对比，结果表明，该方法在降低 电机体积重量，实现了电机Downsizing设计的同时，有效提升了汽车的动力性，证明了该方法 的有效性。

基金项目：国家科技支撑计划( 2015BAG17806)。