4806电动汽车传动系统速比的优化计算
电动汽车传动系统的匹配及优化
动机的最高转速 ；
表示 电动机最 高车速 时对应的行驶阻 力 ；
１ ’ ’ 表示 电动汽车 电动机最高转速 对应的输…扭矩 ； Ｔ 表示 电
动机最大输 ｝ Ｈ 扭 ； Ｆ 表 示 电 动 汽 车 最 大 爬 坡 度 对 应 的
ｆ 驶 阻 力
ｉ ・
一
；
续 驶 里 程
ＣＩ ） Ｒ ｍ
０ ． ２ ８ （ ） ． ２ ９
主 减 速 器速 比
６ ０ 。， ２ ０ １ ６年第 １ ２期
４ ． ３ ２ ４ １
ＨＥＢＥｌ ＮＯ ＮＧＪ
‰ ｉ ＝ ， ｗ ： ｝
１ ０ ０ ０ ∑Ｐ ｉ ｔ
其中 ， ｗ 表示 整车 能 量 消 耗 ； Ｐ ． 表 示 电动 汽 车 在各 个状 态下 消 耗 的功 率 ；
∑ｉ ≥Ｆ ｉ １ Ｔ ｎ ｉ ｜
电动汽 年的机械传 动效 率； 表 １电动汽车的整车参数及性 能要求
｝ 技术性能参数
整 车 整 备 质 量
符号
Ｍ
单位
参数值
１ ３ ５ ０
其叶 １ ， Ｕ 表 示 电 动 汽 乍 的最 高 车 速 ； ｒ ｌ 表 示 电 动 汽 乍 电
ｌ… Ｉ 、
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∑ｉ ≤ｏ ： ３ ７ Ｔ ７ 『 ｎ Ｒ
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．
∑ｉ ≥ Ｆ “
Hale Waihona Puke Ｌ ｋ ｍ 等 速 ≥２ ３ ０
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１
纯电动汽车变速器传动比区间优化
纯电动汽车变速器传动比区间优化赵韩;冯永恺;黄康【摘要】针对纯电动汽车传统传动比优化所得结果为确定值，而变速器齿轮配齿所得传动比往往偏离该确定值的问题，根据某典型行驶工况，在整车参数已定的情况下，对驱动电机进行匹配选择。
以传动比为变量，结合两参数换挡规律，提出一种传动比区间优化方法。
优化结果表明，该方法所得传动比的最大可行区间既能解决齿轮配齿问题，又能使电机驱动系统工作在高效区。
%In connection with the problem that the transmission ratio optimized by traditional op-timization method was often different from the real value decided by gear teeth matching,according to a typical running cycle and in the case of parameters of electric vehicle were set,the drive motor wasmatched.Taking the transmission ratio as a variable,combining with the two parameters shift sched-ule,an interval optimization method was established finally.The results show that the maximum fea-sible interval of the transmission ratio obtained from proposed method can solve the matching problem of gear teeth and make the motor drive system working in the high efficiency areas.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】7页(P698-703,709)【关键词】传动比;电动汽车;区间优化;变速器【作者】赵韩;冯永恺;黄康【作者单位】合肥工业大学，合肥，230009;合肥工业大学，合肥，230009;合肥工业大学，合肥，230009【正文语种】中文【中图分类】U463.2并得到了传动比最优值，但在变速器各挡齿轮配齿过程中，由于齿轮齿数为离散变量，因此配齿所得传动比往往会偏离最优结果，从而影响汽车传动系统的设计。
纯电动汽车动力传动系统匹配与整体优化研究
近年来,发展清洁环保的新能源汽车,尤其是纯电动汽车就成为 各个汽车企业关注的热点。由于纯电动汽车的关键技术仍然存 在一定的瓶颈,尤其是纯电动汽车的续航和充电的问题仍然没有 很好的解决。
如何合理的匹配纯电动汽车动力系统的参数,使整车在一定的电 量下尽可能的提升动力性和续驶里程是各国学者研究的主要目 标。本文首先给出了纯电动汽车的定参数对车辆性能的影响进 行了匹配分析。
接着,本文给出了纯电动汽车动力系统平台的关键部件(电机、 传动系、动力电池)的参数匹配设计方法,并以该方法分别设计 匹配了一款低速电动汽车和高速电动汽车,作为本文的研究对象。 对初选的动力系统参数进行优化匹配可显著提升电动汽车整车 的性能。
传统的电动汽车系统优的化匹配方法在初选了电机参数之后,默 认电机参数固定不变的,只针对传动系参数进行优化,忽略了电 机参数对整车性能的影响。为此,本文提出一种综合优化电机参 数和传动系参数的纯电动汽车动力系统参数整体优化匹配方法, 该方法建立了可随电机参数变化的电机效率模型,以电机的过载 系数和扩大恒功率区系数和传动系速比作为优化变量,采用多目 标优化联合遗传算法作为优化方法。
接着,本文以初步匹配得到的低速、高速电动轿车以及电动客车 为对象,采用传统优化匹配方法和整体优化匹配方法分别进行参 数优化,并使用ADVISOR仿真软件对优化前后的两种车型进行建 模仿真,对比优化前后以及传统优化匹配与整体优化匹配方法优 化的整车性能。结果显示,三种纯电动汽车的动力性和经济性能 都有不同程度的提升,说明本文所提出的纯电动汽车动力系统整 体优化匹配方法是可行的,对设计纯电动汽车动力系统参数具有 参考意义。
(完整版)电动汽车动力传动系统匹配设计说明书毕业设计
摘要随着石油资源的日益减少和环境保护要求的提高，电动汽车的发展越来越受到人们的重视，以往对于纯电动汽车的研究主要集中在能量存储系统，电驱动系统和控制策略的研究开发方面。
然而，在动力电池和其他技术取得有效突破之前，对动力传动系统部件的设计参数进行研究是提高电动汽车性能的重要手段之一。
变速器是汽车重要的传动系组成，在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。
本设计的变速箱采用两轴式两挡和锁环式同步器换挡，这种布置形式缩短了变速器轴向尺寸，在保证挡数不变的情况下，减少齿轮数目，从而使变速器结构更加紧凑。
电动汽车的变速器与普通变速器相比，其结构有所不同。
因为驱动电机的旋向可以通过电路控制实现变换，所以电动汽车无需内燃机汽车变速器中的倒档而设置倒档轴，只需应用电机反转来实现倒车行驶。
设计中利用已知参数确定变速器各挡传动比、中心矩，齿轮的模数、压力角、齿宽等参数，由中心矩确定箱体的长度、高度、轴径，对轴和各挡齿轮进行校核，绘制出装配图及零件图。
结论表明，变速器齿轮及各轴尺寸达到设计要求，齿轮及各轴强度的校核满足强度要求，结构合理。
同时本设计对电动汽车的动力传动系统进行了匹配设计计算，计算结果表明达到性能要求。
关键词：电动汽车；传动系；变速箱；匹配AbstractWith oil resources dwindling and environmental improvement, the development of electric vehicles is receiving increasing attention, in the past, pure electric vehicle for research mainly concentrated in the energy storage system, electric drive systems and control research and development strategy . However, in the motive power and other technical breakthroughs made effective before the powertrain components of the design parameters of the study is to improve the performance of electric vehicles, one of the important means. Transmission is important automotive powertrain components, a change in a wide range of size of vehicle speed and torque of the motor vehicle wheel size.The design of a two-axis of the transmission block and the two lock ring synchronizer shift, the layout of the form of reducing the transmission of axial size, while ensuring the same block a few cases, to reduce the number of gears, so that transmission structure compact. The transmission of electric vehicles as compared with ordinary transmission, its structure is different. Because of the rotary drive motor circuit can be controlled to achieve the transformation, so no internal combustion engine for electric vehicles in the automobile transmission and set up reverse reverse axis, simply the application of inversion to achieve the reversing motor traffic. Known parameters of the design of transmission of the block to determine the transmission ratio, the center moment, the modulus gear, pressure angle, tooth width and other parameters determined by the central moment of thebox length, plans and parts assembly. Concluded that the transmission gears and the shaft size to meet the design requirements, the gear shaft and checking the strength to meet the strength requirements of a reasonable structure.At the same time, the design of a matching calculation results show that the performance requirements to meet.Key words: electric vehicle ；gearbox ；powertrain ；matchin目录第1章绪论 (6)1.1电动汽车的简介 (6)1.2电动汽车传动装置的特点 (7)1.3电动汽车变速器的功用 (7)第2章电动汽车动力传动系统匹配计算.............. 错误！未定义书签。
新能源汽车传动系统参数优化
新能源汽车传动系统参数优化王偲韡上海大学摘要：针对目新能源汽车在市场用使用越来越多, 结合作者近10年的新能源汽车行业经验,通过进行分析，发现新能源汽车续航里程是个短板。
本文基于GT-drive软件对新能源汽车整车系统模型进行建模，用Abaqus与GT-drive联合仿真建立模型并进行优化计算对新能源汽车传动系统参数进行优化, 从而提升新能源汽车续航里程。
关键词：新能源汽车;GT-drive; 联合仿真; 参数优化20世纪末期,随着全球石油资源日趋枯竭,大气环境污染日益严重,以及温室效应凸显的态势,对人类社会与经济的可持续发展带来了不容忽视的影响[l].。
但是新能汽车的续驶里程是制约电动汽车发展的重要因素，其中传系统参数的匹配与优化成为了开发高指标电动汽车，提升新能源汽车的主要研究课题。
1.2.新能源汽车传动参数匹配与设计新能源电动汽车动力总成与传统汽车有所区别，电机系统替换发动机系统作为动力来源[2]，因此对新能源汽车匹配的参数主要有：驱动电机的性能参数，传动系的参数，动力电池的参数。
为了设计出符合性能要求的新能源汽车，必须通过整车性能要求对汽车的动力系统进行匹配计算[3]。
新能源车整车整备质量为1060Kg，满载质量为1360 Kg，迎风面积为2.04 m2，空气阻力系数0.34，滚动阻力系数0.017，传动系效率0.9，轮胎半径0.275m，轴距2.33m，质心距前轴距离1.03m，质心距后轴距离1.3m，前后轮距1.36/1.356m，常规车速30Km/h；从动力性能角度看，最高车速120Km，0-50 Km加速时间7s，最大爬坡度C30为13Km/h，从经济型角度看，能量消耗率13Kwh/lOOKm，市区工况续航里程2100Km，2基于GT-drive软件建立整车仿真模型上一章我们确定了新能源汽车整车参数及性能指标，运用基础平台GT-drive 软件的一般步骤，对新能汽车中的动力传动系统和动力电池以及驱动电机进行建模。
纯电动汽车动力传动系统参数设计及优化
根目标进行了参数初步匹配和选型,采用了两挡变速器 的传动方式,并制定了兼顾动力性和经济性的综合换挡控制策略。 基于ADVISOR软件建立整车仿真模型,对初步匹配的参数进行仿 真验证。
对于传动比优化的研究,一般将动力性处理为约束,以经济性为 目标进行优化,主要是考虑到延长续驶里程。为了使纯电动汽车 兼顾较好的动力性与经济性,本文建立了动力性和经济性双目标 优化函数,采用遗传算法对传动比进行优化,仿真结果表明,优化 后原地起步减速时间缩短了7%,单位里程能耗降低了5%,整车经 济性和动力性都获得了较好的改善。
纯电动汽车动力传动系统参数设计及 优化
环境污染和能源短缺已经成为制约汽车工业发展的两大挑战。 纯电动汽车具有零排放、噪声低、易于控制等优点,正逐渐成为 未来汽车工业的发展方向,也已成为交通领域实现节能减排的有 效途径之一,是未来最理想的交通运输工具。
由于动力电池能量密度低、存储的电量有限,制约了纯电动汽车 的续驶里程,通过对驱动系统参数的合理匹配和传动系参数的优 化来提高续驶里程成为主要设计目标。鉴于此,本文结合对动力 系统参数匹配及优化方法研究现状的分析,以参数匹配、性能仿 真平台构建和参数优化为全文重点。
仿真结果显示整车各项性能指标皆符合设计要求,从仿真角度验 证了两挡变速器开发方案的有效性。通过对传动比进行优化,纯 电动汽车动力性和经济性获得了明显的提升和改善,因此传动比 的优化对于纯电动汽车动力系统参数的选择具有重要的意义。
汽车传动效率计算公式
汽车传动效率计算公式汽车传动效率，这可是个挺有意思的话题。
咱先来说说啥是汽车传动效率。
简单讲，就是发动机输出的动力，经过一系列的传动部件，最后真正传递到车轮上的那部分比例。
就好比你辛辛苦苦挣了一百块钱，中间各种开销扣掉一些，最后落到自己口袋里能花的才是真正属于你的，传动效率差不多就是这么个理儿。
那汽车传动效率咋算呢？这就得用到一个公式啦。
传动效率 = （输出功率 / 输入功率）× 100% 。
这里面的输出功率，就是车轮实际得到的功率；输入功率呢，就是发动机输出的功率。
为了让您更明白这事儿，我给您举个我亲身经历的例子。
有一回，我和朋友一块儿开车出去玩。
那车开起来总觉得有点不得劲，加速慢悠悠的。
我们就琢磨是不是传动系统出了问题。
到了一个休息区，我朋友拿出他那套专业的检测设备，开始测发动机的输入功率和车轮的输出功率。
这一测可不得了，输入功率挺大，可输出功率小得可怜。
按照公式一算，传动效率低得吓人。
后来我们把车开到维修店，师傅一检查，发现是传动轴的一个关键部件磨损严重，动力在传输过程中损失太多。
换了新部件之后，再一测，传动效率明显提高，车开起来那叫一个顺溜。
在实际情况中，影响汽车传动效率的因素可多了去了。
比如变速器的类型和挡位，手动变速器和自动变速器的传动效率就有差别。
还有差速器、传动轴的润滑情况等等。
再比如说，同样一辆车，新的时候传动效率往往比较高，随着使用时间的增长，部件磨损、润滑不良，传动效率就会逐渐下降。
这就好比一个人年轻的时候精力充沛，干啥都利索；年纪大了，身体有点小毛病，干活儿就没那么带劲了。
所以啊，要想让汽车保持良好的传动效率，就得定期保养，该换油换油，该检查检查。
别小看这传动效率，它直接关系到汽车的性能和油耗。
您要是个爱车的人，了解了传动效率的计算公式，再结合日常对车的保养和关注，就能让您的座驾始终保持良好状态，开起来又爽又省钱。
总之，汽车传动效率计算公式虽然看起来有点复杂，但搞明白了，对咱开车、养车都有大用处。
传动系总速比计算公式
传动系总速比计算公式
在机械传动中，传动系总速比是指输入轴和输出轴之间的转速比值。
总速比是一个重要的参数，可以用于计算机械传动系的输出转速，也可以用于设计传动装置。
在计算传动系总速比时，可以使用以下公式：
总速比=(驱动轮链轮轴的直径/驱动轮链轮上的链条齿数)*(从动轮链轮轴的直径/从动轮链轮上的链条齿数)
其中，驱动轮链轮轴的直径是指驱动轮链轮中心轴线上的直径，从动轮链轮轴的直径是指从动轮链轮中心轴线上的直径，驱动轮链轮上的链条齿数是指链条上的齿数。
例如，如果有一个传动系统，驱动轮链轮轴直径为50mm，从动轮链轮轴直径为100mm，驱动轮链轮上的链条齿数为20齿，从动轮链轮上的链条齿数为40齿，那么传动系总速比可以计算如下：
总速比=(驱动轮链轮轴直径/驱动轮链轮上的链条齿数)*(从动轮链轮轴直径/从动轮链轮上的链条齿数)
= (50mm / 20齿) * (100mm / 40齿)
=(2.5)*(2.5)
=6.25
因此，该传动系统的总速比为6.25
需要注意的是，在实际的传动系统中，可能存在多个传动装置组成的串联或并联结构，此时总速比可以根据各单元的速比相乘或相加得到。
总之，传动系总速比计算公式可以根据驱动轮链轮轴的直径、从动轮链轮轴的直径、驱动轮链轮上的链条齿数和从动轮链轮上的链条齿数来计算。
通过计算总速比，可以掌握传动系统的输出转速，从而对传动装置进行设计和优化。
纯电动汽车传动系统传动比的优化
纯电动汽车传动系统传动比的优化李曼;陈敬渊;孙悦超;廖聪【摘要】针对纯电动汽车传动系统传动比进行优化设计,建立了以最小加速时间和最小能量消耗率为目标的多目标函数,并考虑爬坡、起步、高档利用率等条件约束.结合粒子群算法,运用Matlab编程与仿真,结果表明:该纯电动汽车传动系统传动比的优化模型是合理的,即提高了电动汽车的动力性,同时也降低了其能量消耗.【期刊名称】《湛江师范学院学报》【年(卷),期】2015(036)006【总页数】7页(P74-80)【关键词】传动比;优化模型;Matlab;仿真【作者】李曼;陈敬渊;孙悦超;廖聪【作者单位】岭南师范学院,机电研究所,广东湛江524048;岭南师范学院,机电研究所,广东湛江524048;岭南师范学院,机电研究所,广东湛江524048;岭南师范学院,机电研究所,广东湛江524048【正文语种】中文【中图分类】U463.21随着社会的发展和科学的进步，汽车能源消耗问题逐渐受到重视.研究结果表明：针对多种新能源汽车的比较分析，纯电动汽车是最理想的新能源汽车.纯电动汽车利用电力驱动，实现了“零排放，零污染”，但行驶里程短，且其动力源——蓄电池在能量密度、使用寿命等方面还不是很理想.故在确定蓄电池、电机等参数的基础上，如何对传动系统传动比优化，以使纯电动汽车性能得到尽可能的发挥，具有重要的研究意义.1.1 优化目标分析对于纯电动汽车传动系统传动比的优化设计，目前基本原则为：尽量提高经济性的同时，保证动力性.同原燃油汽车的设计标准一致，只是电动汽车要结合电机的特性，满足一定的动力性要求.从目前学者和研究机构对传动比优化的成果来看，传动比优化过程所建立的函数大多为单目标函数或者双目标函数，利用单目标函数很容易顾此失彼，双目标函数相对理想，故文中分别在动力和经济两方面对电动汽车传动系统传动比进行优化，最后结合 matlab软件进行编程和仿真，对优化后的传动系统传动比进行汽车性能方面的验算.1.2 优化函数的建立整个传动系统的传动比的优化是对主减速器传动比、变速器的挡位数以及各挡传动比的优化匹配，以取得最大的动力和最小的能量消耗.故以主减速器传动比 i0和变速器各挡传动比 ig1，ig2，…ign(n为变速器的挡位数)为变量.式中j是1-n的自然数.1.2.1 动力性的优化目标函数汽车的动力性的评价指标有三个，即最高车速、加速时间(通常包括原地起步加速时间和超车加速时间)、最大爬坡度.其中加速时间是一个重要评价指标，并且为了与燃油经济性目标函数的一致性，即对目标函数求最小值.文中选取由某一车速u1加速到另一较高车速u2所需要的最小时间为动力性的优化目标，其函数表示如下：式中：u——电动汽车行驶车速，km/h；un——电动汽车额定转速下对应的车速,km/h；δ——旋转质量换算系数；m——电动汽车质量，kg；f——滚动阻力系数；CD——空气阻力系数；A——电动汽车的迎风面积，m2；Tm——电动机的转矩，N.m；Te——电动机的额定转矩，N.m；ηT——传动系统效率；r——车轮半径，m；n——电动机工作转速，r/min.因此电动汽车动力性的优化目标函数可以表示为加速时间与传动比的函数，即：1.2.2 经济性的优化目标函数纯电动汽车的动力源与燃油汽车的动力源有着本质的区别，其经济性的评价指标包括能量消耗和行驶里程两方面.文中选取电动汽车在一定的工况下，能量消耗率作为经济性的优化目标.汽车的运行工况选取的是欧洲经济委员会低速循环工况，如图 1，该循环工况主要包括匀速过程和加速过程.(1)等速行驶工况在汽车以车速ua等速行驶时，主要所受到的阻力包括空气阻力滚动阻力mgf，故在等速行驶时所需要的功率为：则汽车在时间 t1内所消耗的电机能量为：式中ηe 为电机能效率.由上可知，在整个行驶工况中，存在的等速行驶工况所消耗的电机能量都可通过公式(6)，(7)计算得到.而整个工况下等速行驶所消耗的总能量可表示为：匀速行驶工况下的行驶里程为：(2)加速行驶工况汽车在加速行驶时，所受到的阻力主要包括空气阻力滚动阻力 mgf和加速阻力又假设加速工况是从车速 u1在时间 t内加速到车速u2，则对应的加速度将时间 t 分成 n等分，则在第i时刻的速度可表示为：那么在车速为 ui时所消耗的功率为：电动汽车此时所消耗的能量为：整个加速工况所消耗的电机能量为：加速工况下的行驶里程可表示为：最终，计算在整个循环工况下，单位里程能量消耗的公式为：结合公式(4)可看出 E也是关于传动比的函数，记为1.2.3 多目标优化函数的转化对于这种多目标的函数最终要进行转化，形成单一化的目标函数，其转化后的公式可表示为：式中，λ1、λ2分别动力性和经济性加权系数，其值可以根据车型对动力性和经济性的要求，利用模糊数学运算求得.1.3 优化函数的约束条件传动系统传动比的确定除了受汽车性能设计要求决定外，还受到所配电机性能、最高车速要求、最大爬坡度要求等限制，这些限制因素作为传动系统传动比优化时的约束条件.(1)最小传动比的约束汽车最高挡时传动比 ign即为传动系传动比最小时对应的值.受到最高稳定车速umax和电机的最高转速nmax影响时：受到最高车速影响时：式中TPmax为电机在最高转速下的输出扭矩.(2)最大传动比的约束I挡时是传动系统传动比最大时的工作状态，在主减速器传动比确定的基础上，其传动比的大小受到汽车的最大爬坡能力αmax 的限制.式中Tm max 为电机的最大扭矩(N.m).受到最大附着力的限制：(3)传动比分配的约束传动系传动比的分配原则是按等比级数分配，但又考虑汽车经常处于高挡状态行驶，即汽车高挡行驶的时间和里程都远远大于低档，故要对传统的等比级数分配原则进行修正，即相邻两挡位传动比的比值随着挡位数的升高而逐渐降低.设公比为则：1.4 纯电动汽车变速器挡位数的选择根据燃油汽车动力性和经济性的要求，挡位数越多其性能越优，但纯电动汽车的动力源与燃油汽车有着本质的区别，其动力源为电机.而电机具有低速恒转矩高速恒功率的特性，故与电机匹配的变速器的挡位数不易过高.又电机可反转，无需倒挡设置，故纯电动汽车一般取 2-4挡为易.2.1 传动系统传动比的优化计算结合传动系统传动比的优化理论，文中对某一款三挡纯电动汽车的动力传动系统的传动比结合matlab软件进行优化分析.该车的基本参数如表 1.并利用模糊数学运算求得加权系数λ1=1，λ2=0.3.运用粒子群算法，通过Matlab编程对传动系统传动比进行优化计算，得出优化后电动汽车传动比，并与优化前的传动比进行对比，如表2.2.2 性能仿真利用上述的优化结果，运用基于Matlab的 ADVISOR电动汽车仿真软件对优化前后的汽车性能进行仿真分析,如图2，图3.整个仿真过程没有出现警告或异常.针对优化前后的汽车性能结果对比如表 3.从上表中可看出，优化后的性能相对优化前有了很大的改善.其中动力性方面，三种状态下的加速时间平均提高了 5.63%，最大爬坡度提高了 19.02%，最高车速提高了 6.32%.经济性方面，折合成汽油的百公里油耗降低了4.1%.以上对纯电动汽车传动系统传动比的研究，主要是建立了以最小加速时间和最小能量消耗率为目标，综合考虑爬坡、起步、高档利用率等条件约束的优化模型.模型建立后，我们进一步运用某三挡电动汽车的基本参数，结合 Matlab 软件，进行验算与仿真，结果表明：该纯电动汽车传动系统传动比的设计既能提高纯电动汽车的动力性，又能降低其能量消耗.希望该模型能助益于纯电动汽车传动装置的优化匹配研究.【相关文献】[1] 宋柯,章桐.增程式纯电驱动汽车动力系统研究[J].汽车技术， 2011(7)： 14-18.[2] 余志生．汽车理论 [M]．4版.北京：机械工业出版社， 2006．[3] 姬芬竹，高峰．电动汽车驱动电机和传动系统的参数匹配[J]．华南理工大学学报， 2006，34(4)：33-37．[4] 刘清虎，郭孔辉．动力参数的选择对纯电动汽车性能的影响[J]．湖南大学学报(自然科学版)，2003，30(3)：62-64．。
纯电动汽车动力系统传动比优化设计
纯电动汽车动力系统传动比优化设计黄康;罗时帅;王富雷【摘要】In connection with the problems to select the transmission number and ratio of pure electric vehicles, according to the requirements of road conditions in Chinese cities and in the case of parameters of electric drive motor and electric vehicle were set, taking the transmission ratio as a variable, the transmission ratio range which can meet the demands of power performance was defined preliminarily after the theoretical basis of the definition of transmission gear number was analyzed. Taking energy efficiency optimization as target, optimization of the transmission ratio of electric vehicles was studied and a visual optimization design method was established finally. Practical applications show that the proposed method can design the number and the transmission gear ratio for a pure electric vehicle which will meet the requests of road conditions and achieve the optimal efficiency of energy utilization.%针对纯电动汽车传动装置档位数和传动比选择的问题,根据城市道路条件要求,在电机和电动汽车整备参数已定的情况下,以传动比为变量,分析传动装置档位数确定的理论依据,初步确定满足动力性能的传动比范围.以能量利用率为优化目标,研究电动汽车传动比的优化,提出一种直观的传动比优化设计方法.应用实践表明,该方法能够为纯电动汽车设计出既满足道路行驶要求又能够达到能量利用率最优的档位数和传动比.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2011(022)005【总页数】5页(P625-629)【关键词】传动比;电动汽车;动力性;能量利用率【作者】黄康;罗时帅;王富雷【作者单位】合肥工业大学,合肥,230009;合肥工业大学,合肥,230009;合肥工业大学,合肥,230009【正文语种】中文【中图分类】U463.2目前,能源与环境已成为全球关注的问题,汽车行业的发展在推动经济发展的同时又带来了严重的污染,在当前技术条件下发展电动汽车无疑是汽车行业向前发展的一种选择[1]。
电动汽车功率与时速的匹配速算
4.101 5.125 21.01763 2500 0.254 11.38416 2.293 5.125 11.75163 2500 0.254 20.36042 1.663 5.125 8.522875 2500 0.254 28.07363
1 5.125 5.125 2500 0.263 48.34068 4.722 5.125 24.20025 2500 0.263 10.23733
速度III 变速箱 主减 总速比 电机转速 轮胎半径 时速
4.101 5.125 21.01763 2800 0.263 13.20204 2.293 5.125 11.75163 2800 0.263 23.61167
速度II 变速箱 主减 总速比 电机转速 轮胎半径 时速
4.101 5.125 21.01763 2500 0.263 11.78754 2.293 5.125 11.75163 2500 0.263 21.08185 1.663 5.125 8.522875 2500 0.263 29.06836 1.22 5.125 6.2525 2500 0.263 39.62351
速度I 2000 2500 2800
变速箱 主减 总速比 电机转速 轮胎半径 时速 4.101 5.125 21.01763 2000 0.263 9.430028 2.293 5.125 11.75163 2000 0.263 16.86548 1.663 5.125 8.522875 2000 0.263 23.25469 1.22 5.125 6.2525 2000 0.263 31.69881 1 5.125 5.125 2000 0.263 38.67255 4.722 5.125 24.20025 2000 0.263 8.189866
传动比与车速以及扭矩地关系
传动比与车速以及扭矩的关系首先，要尝试辨析这个话题，必须要对传动比、功率、扭矩、车速、转速有个概念才行（下面阐述的理论和推导过程均隐含了忽略阻力和机械效率为1这个理想状态条件，所用单位为国际单位）。
传动比定义为主动轮转速与从动轮转速之比。
在汽车上，总传动比等于发动机转速/驱动轮转速，也等于驱动轮扭矩/发动机扭矩，更等于变速箱传动比*主减速器传动比（俗称终传比）。
功率，单位时间的做功值。
汽车发动机功率等于发动机扭矩*发动机转速/9550，根据上述传动比的变换，亦可以等于驱动轮扭矩*驱动轮的转速。
扭矩，物理学解说为力矩，等于力*力臂（由于力与加速度成正比，所以扭矩与角加速度成正比），是一个衡量物体转动角加速度大小的参数。
车速，即是汽车的行驶速度。
转速分两种，一为发动机转速，二为驱动轮转速。
两者之商为总传动比，前提是驱动轮在附着良好的路面上行驶，无打滑或抱死现象。
驱动轮转速与车速的换算关系为：车速=驱动轮转速*60*2π*驱动轮半径/1000。
相信不少读者都会被那些烦躁的公式搞到头晕，不用急，理解的过程又怎能缺少例子呢？下面小编就编个例子让大家试着了解。
话说有A、B两辆车，除了发动机参数不同之外，其余都一样，其中驱动轮半径均为0.5m。
两车的扭矩曲线如下:图：A车的扭矩曲线，6000转断油，峰值扭矩与峰值功率均在3000转处出现。
峰值扭矩值为300牛米，峰值功率为90Kw图:B车的扭矩曲线，6000转断油，峰值扭矩覆盖整个转速范围，为150牛米；峰值功率在6000转处出现，为90Kw图：两车变速箱和终传比参数由上图可以看出两车各挡位的总传动比分别为20、15、10、5、2.5（in*i终），车速方面在绝对理想的情况下，以一挡为例：根据公式车速=驱动轮转速*60*2π*驱动轮半径/1000，再代入驱动轮转速=发动机转速/总传动比，可以得到车速=（6000/30）*60*2π*0.5/1000，约为56Km/h。
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率也基本上能满 足电动汽车的动力性要 求。根据设计 要求 ，
本 文 设 计 的 电动 轿 车 整 车 动 力 性 能 及 相 关 参 数 见 表 １ 列 。 所 表 １ 整 车 动 力 性 等 参 数 要 求
参数名称
参 数 值
１ ０ ｏ ０
１ 动 力 系 统 结 构 及 动 力性 要 求
第３ ２卷
第 ２期
四 川 兵 工 学 报
２ １ 年 ２月 ０１
【 制造 技术 】
４０ ８ ６电 动 汽 车 传 动 系 统 速 比 的 优 化 计 算
王德 伦 叶 成 涛 罗劲松 徐 才 贵 ， ， ，
（ ． 庆理 工 大 学 重 庆 汽 车 学 院 ， 庆 １重 重 ４ ０ ５ ； ． 北 御 捷 车业 有 限公 司 ， 北 清河 ０００ ２河 河 ０ ４０ ） ５ ８ ２
摘 要 ： 保 证 动 力 性 的 同时 ， 了提 高 整 车 经 济 性 ， 须 对 传 动 系 统 速 比进 行 合 理 选 取 。 以某 纯 电 动 汽 车 为 例 ， 据 在 为 必 根 动 力 性 没计 要 求 ， 择 了合 适 的 电机 ， 选 同时 对 电 机 和 传 动 系 统 速 比 进 行 合 理 的 匹 配 和 优 化 计 算 ， 将 其 进 行 实 车 试 并 验 。结 果 表 明 ， 任保 证 最 高 车 速 的前 提 下 ， 化 后 的速 比降 低 了 电池 放 电 电 流 ， 长 电 池 的放 电 时 间 ， 而 提 高 了 优 延 从 整车的续驶里程 。 关 键 词 ： 动 汽 车 ； 车试 验 ； 比 ； 化 计 算 电 实 速 优
所 示
收稿 日期 ：０ ０—１ ０ ２１ ２— ６ 作者 简 介 ： 德 伦 （ ９４ ） 男 ， 授 ， 要 从 事 汽 车 现 代 设 计 理 论 与 方 法 研 究 。 王 １５ 一 ， 教 主
目前 的 电 动 汽 车 主 要 由 蓄 电 池 、 池 管 理 系 统 、 电 系 电 充
满载 质 量 ／ ｇ ｋ 动 力传 动 系统机 械 效 率
空 气 阻 力 系数
迎 风 面积／ ｍ
０． ９
０． ３８ １ ５８ ． ０． ２ ０ｌ ５
统、 驱动 系统 、 动 系统 、 传 整车管 理 系统及车 身等 部分组 成。
滚 动 阻 力 系数
驶 ， 具有 良好的动力性和经济性 。任何形 式的传 动系统都 并
必 须 具 有 减 速 增 矩 、 速 、 车 、 断 动 力 传 输 及 差 速 ５个 变 倒 中
功能 。 纯 电 动 汽 车 的 动 力 性 能 主 要 取 决 于 动 力 系 统 参 数 匹 配
车 轮 滚 动 半 径／ ｍ
中图 分 类 号 ：４ ９ ７ Ｕ ６ ．２ 文 献 标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ６—００ （０ １ ０ ０ ７ Ｏ １０ ７ ７ ２ １ ） ２— ０ ３一 ３
２ 世 纪 ， 着 全 球 汽 车 保 有 量 不 断 的 增 加 ， 境 污 染 和 １ 随 环 能 源 问 题 的 日益 突 出 ， 约 能 源 与 开 发 替 代 能 源 ， 发 清 洁 节 开
０ ２ ７ １５ ７ １ ９ ） ．４ （４ ／ ０Ｒ ２６ Ｔ
５ ０ ２ ０
最 高 车速／（ ｍ ・ ） ｋ ｈ 最 大爬 坡 度 （ 载 ） ％ 满 ／
（ 括动力源 、 动电机 、 制 器 、 速器 等） 包 驱 控 变 以及 控 制 策 略 和
各 部 件 的 特 性 等 。 根 据 本 试 验 所 选 用 车 型 的 市 场 定 位— —
目标 。
能 源 供 给 系 统 ； 电气 驱 动 系统 ・ 械 传 动 系 统 机
图 １ 电动 汽 车 动 力 系统 基 本 结 构
本 车 型采 用技 术 较 为 成 熟 的铅 酸 动 力 电池 作 为 主 要 动
力源 ， 其主 要优点 是可靠 性好 、 原材 料易得 、 价格 便宜 ， 比功
２ 电 机 的 选 取 及 特 性 曲 线
纯 电 动 汽 车 动 力 性 能 的评 价 指 标 与 传 统 汽 车 相 同 ， 最 即 高 车 速 、 速 时 间 和 最 大 爬 坡 度 ， 电 动 汽 车 的 心 脏 是 电 机 加 但
城 市 上 下 班 代 步 用 车 ， 动 力 系统 较 为 简单 ， 本 结 构 如 图 １ 其 基
高效智能的新型汽车被认 为是缓解 环境 污染 、 障能源 供给 保
的 有 效 方 法 ， 解 决 环 境 问 题 的 重 要 手 段 之 一 。 丰 田 ｐｉｓ 是 ｒ ， ｕ
ｙｒ 、 田 ｉｓ ｈ、 ａｉ 本 ｓ ｎｉ ｔ比亚 迪 Ｆ Ｄ 等 混 合 动 力 型 汽 车 ， 得 到 ｇ ３Ｍ 均 了政 府 及 市 场 的 认 可 。近 年 来 ， 纯 电 动 汽 车 的研 究 主要 集 对 中在能量存储系统 （ 动力电池 ）驱 动系统 和控制策 略这 ３ 如 、 个 方 面 。 目前 为 止 ， 于 在 动 力 电池 及 其 它 一 些 关 键 性 技 术 由 上 面并 没 有 取 得 重 大 的突 破 ， 大 程 度 上 限 制 了 纯 电动 汽 车 极 的发 展 和 普 及 ， 因此 ， 动 力 电池 一 定 的 条 件 下 ， 理 地 选 择 在 合 传动系统的相关参数 ， 匹配 达 到最优 ， 满足 整车 动力性 使 在 要求 的 同 时 ， 大 限 度 的 去 提 高 电 动 汽 车 的 续 驶 里 程 ， 高 最 提 能源 的利 用 率 ， 直 是 广 大 纯 电 动 汽 车 研 究 者 们 不 懈 追 求 的 一