电动汽车传动系统的匹配及优化

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1、第10卷第16期2010年6月科学技术与工程VoL10No．16June20101671．-1815(2010)16—-3892--05ScienceTechnologyandEngineering⑥2010Sci．Tech．Engng．电动汽车传动系统的匹配及优化郭孔辉姜辉张建伟(吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室，长春130025)摘要以某种型号的电动汽车作为研究对象，在对其动力传动系统的参数设计进行分析研究的基础上，对参数进行了较为合理的、简洁地匹配。应用基于遗传算法的汽车动力传动系统设计优化方法对

2、电动机效率、蓄电池容量、传动系传动比等主要参数进行了优化处理，使得电动汽车在蓄电池一定的条件下，性能达到最优。关键词电动汽车传动系统遗传算法优化仿真分析中图法分类号U469．72；文献标志码A随着环保和能源问题的日益突出，电动汽车以表1电动汽车的整车参数及技术性能要求其零排放、低噪声等优点而倍受关注，世界各国都把电动汽车作为汽车工业的发展方向。近年来，虽然许多国家都投入大量资金人力研究电动汽车，但目前为止动力电池和其它一些关键性技术还没有取得有效地突破，动力电池的续驶里程和充电时间大大制约了电动汽车的发展

3、和普及。因此，在电池问题解决之前，如何合理地选择这些部件及有关参数，使匹配达到最优，在相同蓄电池条件下，更好地满足动力性要求和最大地增加续驶里程，一直是研究者们追求的目标．1电动汽车传动系统的匹配∑P为电动汽车在水平路面上加速行驶消耗的功电动汽车动力传动系统的设计必需满足车辆率叼机械传动系统效率。对动力性能及续驶里程的要求。1．2电池组容量的选择1．1电机参数的选择电池组容量的选择主要考虑车辆行驶时的最电机功率必需满足电动汽车对能耗的需求，所大输出功率和电动汽车行驶特定里程所消耗的能以电动汽车的电机功率可

4、表示为：量，则有电池组的模数可表示为：max{∑P，∑P，∑Ptn=max{，n￡．}(2)P=—————一(1)叼l式(2)中是由电动汽车所需的最大式(1)中∑P为预期最高车速消耗的功率；∑PUmHI功率所选择的电池组的模目；nL=是由续为电动汽车以某一车速爬上一定坡度消耗的功率；驶里程所选择的电池组的模目；叼是电动机的工作2010年3月18日收到效率；"r／是电动机控制器的工作效率；N是单个电l6期郭孔辉，等：电动汽车传动系统的匹配及优化3893池组所包含的电池的数目；L是续驶里程(km)；W通用性特

5、点，使得它能适应求解大规模复杂优化问是电动汽车行驶1km所消耗的能量(kW)；是单题。汽车动力传动系优化设计是混合变量的非线个电池的电容(A-h)；是单个电池的电压(V)。性复杂优化问题，遗传算法的上述特性决定了它是1．3传动系传动比的选择解决这种问题的有效方法J。在电动机输出特性一定时，传动系的传动比如何2．1目标函数的建立选择，依赖于整车的动力性指标要求，即电动汽车传动整车能量消耗越少，续驶里程值越大，表明电比的选择应该满足汽车最高期望车速、最大爬坡度以动汽车性能越好，越利于推广。所以本论文以电动及对

6、加速度时间的要求]，即满足式(3)～式(5)。汽车的整车能量消耗和续驶里程为目标函数。又因为本论文所选择的惩罚函数法建立目标函数是∑≤(3)对目标函数求极小点，所以要对续驶里程进行相应∑≥Fum~R(4)的处理即负数或倒数化。所以目标函数可以表达为：2i>-FimaxR(5)i0，i)=Al+A2÷(6)式中n一为电机的最高转速；一为最高车速；一为10005-"Pt最高车速对应的行驶阻力(N)；一为电动机最高转式(6)中=——为整车能量消耗；P为速对应的输出扭矩(N·1TI)；Fi～为最大爬坡度对应的每个

7、状态电动汽车消耗的功率(kW)；J，7为电动汽行驶阻力(N)；7T瑚为电动机最大输出扭矩(N·m)。车总的传动效率，它与主减速器及变速器各速比有关；L=∑L为某工况行驶的续驶里程；L为每个1．4电动汽车的匹配结果状态的行驶距离(km)；A，A：为加权系数。表2电动汽车匹配参数2．2约束条件的建立依据设计要求本论文的约束条件包括动力性能约束、续驶里程的约束和传动比分配的约束。动力性能约束包括对加速性能、爬坡性能以及最大行驶车速的约束，一般情况下加速性能及爬坡性能满足设计要求，汽车的最大行驶车速也将满足设计要

8、求，所以此处只对加速度时间及汽车的爬坡度进行约束。根据设计要求对动力性的约束如下：P：zr'g-(io,ig)：一arcsin＼搬-厂／(7)arctan(f)+20％≤02电动汽车传动系统的优化南一10≤0(8)遗传算法是新发展起来的一种模拟生物在自g(，)__=d—l5≤。(9然环境中的遗传和进化过程而形成的自适应全局优化概率的鲁棒搜索算法。它将生物进化的原理式中为滚动阻力；F为空气阻力；F为驱动力；与最优化技术和计算机技