電動汽車傳動系統(tǒng)的匹配及優(yōu)化

德州學(xué)院汽車工程學(xué)院 王萌萌 于士軍

電動汽車傳動系統(tǒng)的匹配及優(yōu)化

德州學(xué)院汽車工程學(xué)院 王萌萌 于士軍

電動汽車的電機(jī)傳動系統(tǒng)是電動汽車正常運(yùn)行的動力保障，其參數(shù)與匹配質(zhì)量會對電動汽車的整體性能帶來極大的影響。以電動汽車的動力性能為切入點，對傳動系統(tǒng)參數(shù)選擇方式以及匹配方法進(jìn)行了深入分析，并以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行了優(yōu)化探析。

電動汽車；傳動系統(tǒng)；電機(jī)；動力電池

1 引言

電動汽車和普通汽車不同之處是電動汽車是由車載電源提供行駛的動力，用電機(jī)來驅(qū)動車輪運(yùn)動，而普通汽車是通過點火裝置來提供動力。電動汽車的工作原理是由蓄電池提供恒定的電流輸出，然后通過電力調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)換成可驅(qū)動電動機(jī)的電流和電壓，從而驅(qū)動整個動力傳動系統(tǒng)的正常運(yùn)行。由此可見，電動汽車傳動系統(tǒng)的有效性是汽車正常運(yùn)行的動力保障，其參數(shù)與匹配質(zhì)量是決定汽車整體性能的關(guān)鍵因素。

2 電動汽車傳動系統(tǒng)的匹配

2.1 電機(jī)參數(shù)匹配

ηt表示電動汽車的機(jī)械傳動效率；

表1 電動汽車的整車參數(shù)及性能要求

2.2 動力電池參數(shù)匹配

其中，κ表示最大放電倍率；

Cb表示單體電池電容；Ub表示單體電池電壓；

ηmc表示電動機(jī)及其控制器效率

其中，QNEDC表示車輛在NEDC工況下的百里油耗量；

SNEDC表示車輛在NEDC工況下的續(xù)駛里程；

則所需要的單體數(shù)N=max Np,N﹛ ﹜s。

2.3 傳動系統(tǒng)傳動比的選擇

傳動比是汽車機(jī)構(gòu)中兩轉(zhuǎn)動構(gòu)件角速度的比值，電動汽車傳動比的選擇依賴其動力性能的要求，需滿足：

其中，Umax表示電動汽車的最高車速；ηmax表示電動汽車電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速；Fumax表示電動機(jī)最高車速時對應(yīng)的行駛阻力；Tumax表示電動汽車電動機(jī)最高轉(zhuǎn)速對應(yīng)的輸出扭矩；Tmax表示電動機(jī)最大輸出扭矩；Fimax表示電動汽車最大爬坡度對應(yīng)的行駛阻力。

2.4 電動汽車傳動系統(tǒng)的匹配結(jié)果

表2 電動汽車匹配參數(shù)

Pi表示電動汽車在各個狀態(tài)下消耗的功率；

i表示電動汽車的整體傳動效率；

Li表示各個狀態(tài)下的行駛距離；

λ1,λ2表示加權(quán)系數(shù)。

2.5 建立約束條件

約束條件包括電動汽車的傳動比分配、續(xù)駛里程及動力性能。其中動力性能的約束包括加速性能、爬坡性能以及最大行駛車速三個方面。通常，汽車的加速性能和爬坡性能滿足要求，其最大行駛車速也會滿足要求。因此，只需約束汽車的爬坡性能、加速時間即可。對動力性能的約束如下:

其中，F(xiàn)f表示電動汽車的滾動阻力；

Ft表示電動汽車的驅(qū)動力；

Fω表示空氣阻力；

δ表示汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。續(xù)駛里程的約束主要包含汽車等速行駛時的續(xù)駛里程約束和工況行駛時的續(xù)駛里程約束，對續(xù)駛里程的約束如下:

其中，W表示電池的總能量；

s表示每工況行駛距離。

以Ⅲ檔變速器為傳動比分配約束條件，由于各檔傳動比與

對傳動比的約束如下:

所以遺傳算法優(yōu)化傳動系統(tǒng)速比的適應(yīng)度函數(shù)為:

其中，σ為罰因子，值域為（0，+∞）。

3 電動汽車的優(yōu)化結(jié)果

表3 電動汽車傳動系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果

4 結(jié)束語

隨著我國石油資源的日益匱乏，電動汽車勢必會成為未來的主要代步工具之一，但是對電動汽車的研究還處于起步階段，通過對其傳動系統(tǒng)的匹配及優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果表明，優(yōu)化后的電動汽車更好地滿足了設(shè)計要求，即滿足了動力性能和續(xù)駛里程的要求，使車輛的綜合性能指標(biāo)得到了顯著提升。