基于ADVISOR的電動汽車兩檔變速器整車性能仿真分析

摘? 要：隨著新能源汽車在我國不斷發(fā)展壯大，對新能源汽車變速器與電機匹配要求也隨之增高。由于新能源汽車采用電機作為動力輸出，具有低轉(zhuǎn)速大扭矩等等特點，所以一般新能源汽車采用兩檔變速器匹配電機。本文根據(jù)某型新能源汽車參數(shù)，對其變速器與整車匹配在CYC_UDDS工況下進行優(yōu)化。

引言

傳動系統(tǒng)不論在新能源汽車還是傳統(tǒng)汽車上，都起著重要的作用。新能源汽車動力傳動系設(shè)計就是合理地選擇傳動關(guān)鍵部件的參數(shù)，主要有傳動基本形式選擇，擋位設(shè)計，動力匹配等。本次仿真選用中間軸式，兩檔變速器。兩軸式變速器結(jié)構(gòu)較簡單，檔數(shù)較少（只有兩個動力擋位，一個空擋，無倒擋，倒擋通過電機反轉(zhuǎn)實現(xiàn)），故傳動效率較高，同時噪聲低。本文根據(jù)某型新能源汽車參數(shù)，對其變速器與整車匹配在CYC_UDDS工況下進行仿真。

1 整車參數(shù)選取

某型電動汽車整車參數(shù)：

外 形尺 寸（mm）：3465×1618×1500;輪 距（mm）：1420/1410;軸距 （mm）：2340;整備質(zhì)量（kg）：1050;最大允許總質(zhì)量（kg）：1425;輪胎：165/60R14;乘員數(shù)：5;最大設(shè)計車速（km/h）：101;額定功率Pe/KW ：13.97;額定轉(zhuǎn)速ne/r/min：3500;額定轉(zhuǎn)矩Te/ N·m：38.12。

本次仿真選用兩檔變速器。一檔在常用低速段電機要好效率的運行以及要滿足汽車爬坡功能的要求，二檔在滿足常用高速運行段時電機要保持在高效運行區(qū)，盡量降低此時的能源浪費。各檔位傳動比如下：一檔傳動比i1=3.67;二檔傳動比i2=2.45;主減速器傳動比i3=4.89。

2 整車建模

ADVISOR主要用來對各種車輛的行駛狀態(tài)和燃油經(jīng)濟性進行快速分析，涉及車種包括傳統(tǒng)汽車、純電動車及混合動力車型。首先，ADVISOR 軟件依據(jù)所選道路的速度要求，將車輛速度發(fā)給車輛模塊，車輛模塊處理接受的信號后，并向其他模塊發(fā)送處理請求，最終將請求信號發(fā)送到電源控制模塊為止。接收到信號的電源模塊，根據(jù)已預置的算法，計算得到實際功率的最大提供值，根據(jù)與實際功率流相同的方向利用正向仿真，從電源模塊開始到輪軸模塊，將已經(jīng)計算得到的實際提供的速度值，通過正向仿真?zhèn)鬟f到下級組件。整車仿真模塊，可以看到前后向仿真的仿真路徑和數(shù)據(jù)流的走向。

3循環(huán)工況設(shè)置

目前 Advisor2002 軟件可選擇的行駛工況有三種，在顯示界面的下拉菜單中“DriveCycle”、“Multiple Cycles”和“Test Procedure”即為三種行駛工況。本次選擇“DriveCycle”行駛工況。二十幾種標準循環(huán)工況在Advisor軟件內(nèi)置，用戶可以根據(jù)需要選擇合適的循環(huán)工況，通常常用的主要有美國城市驅(qū)動工況（CYC_UDDS）和歐洲驅(qū)動工況（ECE_EUDC），本文的仿真測試將選擇純電動汽車常用的美國城市驅(qū)動工況（CYC_UDDS）。

界面中找到 Acceleration Text 選項點擊進入。在顯示界面中，我們可根據(jù)要求對延遲換擋（Shift Delay）、測試結(jié)果（Test Results）、加速整車質(zhì)量（MassParameters）等參數(shù)進行設(shè)置，需要另外在驅(qū)動系統(tǒng)中修改。本文在整個仿真過程中設(shè)置的數(shù)據(jù)為：0km/h～101km/h、40km/h～80km/h的加速時間，然后在加速度（Max accelrat）和最高車速（Max speed）這兩個選項的前面打鉤 。設(shè)置車輛爬坡性能仿真參數(shù)。最大爬坡度：25%，爬行時速35km/h，檔位：1擋。

4 修改源碼

4.1整車源碼修改

在對系統(tǒng)進行仿真前，需要對整車源碼進行修改外形尺寸、整備質(zhì)量、輪胎直徑等參數(shù)。整車參數(shù)將直接影響仿真結(jié)果。進入仿真頁面，選擇車輛類型：EV;選擇車輛模型EV-1。

4.2變速器源碼修改

本次仿真選用兩檔變速器，一檔傳動比：i1=3.67;二檔傳動比：i2=2.45;

主減速器傳動比：i3=4.89。

選擇變速器模型TX-5SPD。

5結(jié)果分析

5.1行駛性能結(jié)果

從仿真結(jié)果看，車輛行駛最大時速為71.7mph=114.72km/h，優(yōu)于設(shè)計需求。0-60mhp，40-60mhp加速時間分別為5.7s和4.2s，均有著不錯的加速能力表現(xiàn)。本次設(shè)計任務(wù)最高車速為101km/h，可以看出從最高車速上來看，本次設(shè)計的傳動系統(tǒng)能夠滿足要求。相對比與市場現(xiàn)有的新能源車型，0-60mhp加速時間為5.7s，加速時間略長。通過分析，本次設(shè)計任務(wù)，給定的車輛質(zhì)量為1050kg，加上5名乘客，每名乘客65kg計算，本次仿真的車輛總質(zhì)量過重，這直接影響著車輛的加速能力。其次，最高車速高于設(shè)計值，可通過適當增大主減速器傳動比來降低最高車速，同時提升加速性能。

6.結(jié)論

本次共計車輛滿載（1050Kg+5*65Kg）共計行駛11.92Km，電池放電量從1.0降至0.92，耗電6%。計算得出，在CYC-UDDS美國測試工況下最大行駛里程200Km。電池能量轉(zhuǎn)化率89%，傳動部分，變速器箱傳動效率95%，車輛行駛最大時速為114.72km/h，0-60mhp，40-60mhp加速時間分別為5.7s和4.2s。

通過本設(shè)計，可以充分體現(xiàn)出良好的傳動系統(tǒng)對新能源汽車而言是非常有作用，可以很大程度地提車輛輸出功率。通過ADVISOR仿真了車輛在CYC_UDDS工況下各類行駛數(shù)據(jù)，對各種車輛的行駛狀態(tài)和燃油經(jīng)濟性進行快速分析，縮短了研發(fā)周期，可以快速幫助設(shè)計人員驗證變速箱擋位設(shè)計合理性，對電動汽車變速器整車性能設(shè)計起著重要的意義。

參考文獻：

[1]劉吉仁. 基于ADVISOR的純電動汽車兩檔變速器傳動比設(shè)計與仿真分析.

[2]張良， 宋秦中， 劉旭，等. 基于ADVISOR的混合動力汽車性能仿真研究[J]. 科技與創(chuàng)新， 2020（2）：3.

作者簡介：

張倩，1989.01，女，漢族，河北張家口，碩士研究生，助理講師，研究方向：汽車整車實驗，整車熱管理及整車性能匹配分析。