汽车动力传动系统参数优化匹配方法
汽车传动系参数的优化匹配
功率极限发挥率 ． 反映了发动机输 出的最 大功率 丌 雠在驱动轮上 速器 传 动 比 的乘 积 。 得到发挥的极 限程度 ， 其定义如式所示。优化时取 ． 的最大值。 ４２ 目标 函 数 的建 立 ．
４２１汽 车动力系统 匹配程度评价指标 优 化的 目标 函数 采用 －． 驱动功率极 限发挥率 ． ｍ ，它反映了发动机输 出的最大功率 在
式 中 ： ｎ —— 发动机 转速 １ （ ｍｉ） 广 多项 式 中系数 ； Ｏ ｒ， ｎ； ｃ 多项 式中阶数。 用最小二乘法拟合获得发动机外特性拟合 曲线。 ３３传动系效率的数学模型 发动机的净功率输出 ， ． 主要用于克服 离合器起步过程、 动力传递 的能量损失和行驶阻力， 均匀行驶时各种损 失， 因此在大多情况下 ， 以采用经验公式进行估算：７ 吼叼 可 ＝ 式 中： ｉｍ — 分 别 为 圆 柱齿 轮 、 ，， — 圆锥 齿 轮和 万 向 节 数量 ： ， ， 一 分别为圆柱齿轮、 叼 圆锥齿轮和万 向节的传 动效率。
驱 动 轮 上 得 到 发 挥 的极 限程 度 。 ４２２ 约 束 条 件 ．． ４２２１ 变速 器 速 比 约 束 条件 ．．．
转 矩 尬 可 以 看 成 是 发 动 机 转 速 的 函 数 ，用 以 下 多 项 式 表 示 ：
＝ ，
（＝ ， ， ， ， ｉ０ １ ２ … ｋ）
ｉ Ｏ ＝
的 传 动 比 可 以 无 级 变 化 ，则 阴 影部 分 可 以完 全 消 除。 但 对 于 机 械 变 ３４ 汽 车 行驶 方程 式 ． 速 器 而 言 ， 变 速 器 只 有 汽 车 的行 驶 方 程式 为 ： ＋ ＝ ＋ 几 个 挡 位 ， 以 ， 影 区 所 阴 图 １ 驱动特性曲线 ４汽车动力传动系参数优化 匹配 不可能完全消 除， 但可 以通过选 择适 当的传动比 ， 使阴影部 分的面积 ４１设计 变量 的确定 传动 系主要设计参数就是各挡传 动比， ． 对 最 小 ， 就 是 动 力传 动 系 的优 化 问题 。 这 传动 系而言 ， 在其他条件相同的情况下 ， 最终影响汽车动 力性及燃油 图 ２反映不同速度下发动机传到汽车驱动轮上的极限功率。 驱动 经济性 的参数是传 动系的总传动 比，即变速器各挡的传动 比与主减
燃料电池汽车溷合动力系统参数匹配与优化
燃料电池汽车混合动力系统参数匹配和优化燃料电池作为车用动力电源有效率高、污染小、动力传动系统结构简单等诸多优点，但在实际使用中也存在一些问题。
（1)燃料电池的输出特性偏软，作为车用电源，无法满足负载频繁剧烈的变化，因此必须在电机控制器和燃料电池之间增加必要的功率部件进行阻抗匹配。
（2)车用燃料电池作为单一电源其启动时间长，动态响应速度较慢，无法满足车辆运行过程中负载的快速变化需求；燃料电池功率密度较低、成本高，若仅以燃料电池满足峰值功率需求，势必会造成整备质量和成本的增加；无法吸收回馈能量，不能实现制动能量的回收。
在燃料电池发动机(FCE)和电机控制器之间增加峰值功率系统(PPS)，不仅可以吸收回馈能量、降低成本，而且可以弥补FCE启动时间长、动态响应差的缺点。
采用这种结构的动力系统称为燃料电池混合动力系统。
“燃料电池+动力蓄电池”是目前研发的燃料电池混合动力系统主要构型，主要有如图1所示4种结构。
结构(a)、(b)和(c)中，燃料电池和驱动系统都是间接连接，可以在一些特定条件下的场地车上使用，但受目前燃料电池技术水平的限制，这3种动力系统结构难以在功率需求和功率波动都比较大的车型上实现。
结构(d)的优点是：蓄电池可回收再生制动的能量和吸收燃料电池富裕的能量；蓄电池组作为燃料电池发动机的输出功率平衡器，调节燃料电池发动机的效率和动态特性，改善整车燃料经济性，提高动态响应速度。
图1 燃料电池混合动力系统结构对于本文所研究的燃料电池汽车，其车型的整车参数及动力性指标如表1所示。
表1 整车参数和设计性能要求2 燃料电池混合动力系统参数匹配2.1 电机参数设计目前，可用作车用驱动电机的有直流电机、交流感应电机、永磁同步电机、直流无刷电机、开关磁阻电机等。
交流异步电机由于结构简单、坚固且控制性能好，被欧美国家广泛采用。
永磁同步电机和直流无刷电机能量密度和效率较高，在日本得到广泛使用。
开关磁阻电机使用较少。
矿用汽车动力传动系统参数匹配建模优化
矿用汽车动力传动系统参数匹配建模优化张鹏;马海英;侯晓晓【摘要】在对公路汽车动力性与燃油经济性评价指标进行分析基础上,以Matlab/GUI为开发工具,开发矿用汽车动力传动系统计算仿真及参数优化平台.该平台以原地起步加速时间和等速百公里油耗线性加权为目标函数,采用线性加权法把他转化成单一目标函数;建立矿用汽车发动机和传动系统匹配方案优化数学模型.对矿用汽车动力性和燃油经济性进行计算,对传动系统匹配方案和传动系参数进行优化分析.以改进前后某车各项性能指标进行仿真,验证改进方案可行性,对改进后传动系参数进行优化,验证优化平台实用性.通过遗传算法优化模型分析,最后对具有可控性总速比和传动效率进行灵敏度分析,为新车设计和旧车改型提供参考.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2019(000)006【总页数】5页(P60-64)【关键词】矿用汽车;动力性;燃油经济性;参数优化平台;动力系统【作者】张鹏;马海英;侯晓晓【作者单位】黄河交通学院汽车工程学院,河南焦作 454950;黄河交通学院汽车工程学院,河南焦作 454950;黄河交通学院汽车工程学院,河南焦作 454950【正文语种】中文【中图分类】TH16;U463.2121 引言矿用汽车动力传动系统匹配合理程度，在很大程度上决定该车动力性、燃油经济性。
为改善矿用汽车动力性和燃油经济性，对动力传动系统进行合理匹配是一个重要途径[1]。
搭建合理高效参数优化平台，即可实现对矿用汽车动力性和燃油经济性进行仿真计算，还可实现对系统匹配方案和参数进行优化，可便捷高效实现对系统参数优化。
文献[2]搭建动力传递数学模型，对功率和燃油最优时运行状况进行分析；文献[3]搭建动力传递系统模型，研究参数影响；文献[4]根据发动机最佳经济性工作区间与常用工作区间之间相对位置，对最佳工作位置进行优化；文献[5]基于实际档位与动力系统油门控制之间关系进行优化。
以Matlab/GUI为开发工具，开发矿用汽车动力传动系统计算仿真及参数优化平台。
NJ1042轻型货车发动机与传动系参数优化匹配
ｌ １
≥ … ≥ 止
ｌ
（－ ２ ９）
为 了防止轻型货车加速过程 中出现动力传递中断 ，应保证当前梢 发动机的最高转速 ｎ 对应的最大车速 Ｕ 一 ｉ 一高于换人下一 档时发动机 最大转矩 点转速 Ｉ 对应 的车速 Ｕ 即： １ Ｔ ，
一
≤ 唑 ｄ ｌ ， ‘ — ） ＝，・， １ ２ ‘ｎ
ｎＴ
（ — ０ ２ １）
１目 十１
２３Ｎ １４ ． Ｊ０ ２基本参数及优化结果 汽车总质量 ｍ＝ ４ ０ ｇ ４ ５ ｋ ，轮胎滚动半径 Ｒ ＝ ． ６ ０３ ｍ，空气阻力系数 ５ Ｃｍ ． 汽车 迎 风 面积 Ａ ３４ｍ 传 动 阻力 系 数 ｆ００２， 油 密 度 ｆ０６ ４， ＝ ．４ ， ＝ ．１ 燃 ｐ ０７ ２ ｇ （ ＝ ．２ ￣／ 汽油 ）变速器各挡速 比： ｃ ，
１ ——预期最高车速 １ 满足最大爬坡度要求 ， 则有：
ｉ ≥ｊ
ｉ
…
— —
（ —５） ２
预期最 大爬坡度
（— ２ ６）
满足加速时 间要求 ， 则有：
ｔ ≤ｔ
ｔ 预期加速 时间 对 于轻型货车 ， 直接 挡最大动力 因数一 般为 ００—０Ｏ ， ．５ ．８ 因此满足 直接挡最 大动力 因数要求 ， 则有：
和燃 油经济性 。 本文以 Ｎ １４ 轻型货车为研 究对象， 用数学模型和优化方法 ， Ｊ０ 实例验证 了在 动力性 下降很 小的条件下 ， 通过 匹配优 化轻型货车的动 力系统可 以改善轻型货车的燃油经济性 。 ［ 关键词 ］ 传动 系 优化 发动机 动力性
１ 引言 ．
满足最高车速要求 ， 则有：
Ｕ ≥ｕ （— ） ２ ４
在对轻 型货 车的动力系统进行 匹配优 化设计 过程中 ，当发动机和 传 动系参数确定后 ， 需要对整车 的使用性 能进行 评价 ， 以判断发动机与 传动系统匹配是 否合理 ； 为优化 动力系统以获得更好的综合性能提 也 供依据 ， 价的合 理与否直接影 响到优 化决策。汽车的动力性 、 评 燃油经 济性 和排放性是 汽车整 车性能评价 中最重要 、 最基本的组成部分 。 根据发动机原理和汽车理论 ，汽车动力性 和燃 料经济性指标是相 互 矛盾 的， 因为动力性好 ， 别是加速性和爬坡 性好 ， 特 一般要求 汽车稳 定 行驶 的后备功率大 ； 但对 于燃料经济性来说 ， 必然 降低发动机的负荷 率 ， 而使燃料经济性变差 。从汽车使用要求来看 ， 从 既不可脱离动力性 来 孤立地追求燃料经济性 ， 也不能脱离经济性来 孤立 地追求动力性 ， 最 佳的设计方案是 汽车 的动力性与燃料经济性之间取得最佳折衷 。 汽车动力性燃料经济性 的综合评价指标 ， 该能定 量的反映汽车 应 动 力传动 系统 的匹配程度 ，能够反 映出发 动机动 力性与燃料经济性的 发挥程度 以及汽 车实 际行驶工况所对应 的发动机 工况与其理想工况的 差异。为此 ， 本文 以能量效率作为汽车动力性和燃 油经济性综合评价指 标。 ２Ｎ １４ ． Ｊ ０ ２轻 型 货 车 传 动 系 的 优 化 匹 配 ２１目标 函数 的建立 ． 目 函数是使设计得 以优化 的函数 ，可以用来评价设计方案 的好 标 坏， 建立 目标 函数是整个优化设计过程中的重要 问题。 轻 型货车动力系统 匹配优化 的 目的是使 轻型货 车在保证动力性的 前 提下 ， 常用行驶工况下燃 油经济性最佳 ， 能满足排放性 的要 求 ， 在 并 因此 ， 这是一个多 目标优化 问题 。轻型货 车的动力 性 、 油经济性和排 燃 放性指标 既相互联系又相互矛盾 ， 建立 目 函数 时 ， 标 不能单独考虑动力 性 指标 、 燃油经济性指标或排放性指标 ， 实际优 化过程中也很难达到 在 各 单 目 的最优解 。 标 一般通过构造评价函数 ， 将这样 的多 目 标优化 问题 转化 为单 目标优化问题 ，然后利用单 目标优化 问题 的求 解方法求ｍ最 优解 ， 并把这种最优解 当作多 目标优化问题的最优解ｌ １ ｌ 。 本文 以轻 型货车 的燃油经济作 为 目 函数 ，采用加权组合法构造 标 评 价函数 ， 通过在燃油经济性评价指标 和排 放性评 价指标 中引入加权 因子 ， 考虑这 两个分 目 标在综合评价指标 中相对重要程 度方 面的差 异。 由此建立轻型货车动力系统匹配优化设 计的 目标 函数 为：
关于纯电动汽车动力传动系统匹配与整体优化
关于纯电动汽车动力传动系统匹配与整体优化摘要：发展新能源汽车成为未来汽车行业的主要趋势，纯电动汽车已经成为社会关注的重点问题。
但是当前纯电动汽车在关键技术等方面还是存在不足，主要集中在续航和充电等两个方面，而如何处理好纯电动汽车动力传动系统匹配，做好系统参数的设置，使汽车在规定电量当中最大限度地提升动力性，保障有效的续航里程成为主要目标。
解决纯电动汽车动力传动系统参数匹配与整体优化具有现实意义。
关键词：纯电动汽车；动力传动系统匹配；整体优化我国汽车尾气排放严重，能源消耗不断地加快，导致传统汽车节能环保问题突出。
而纯电动汽车在结构上更为简单，能源选择多样，与传统汽车相比不会产生加大的噪声，能够更好地控制尾气的排放，逐渐的受到了不同汽车企业的关注，加大了对纯电动汽车的研发力度。
1纯电动汽车结构原理动力系统、电气设备等共同构建成为纯电动汽车的基本结构，并且与内燃机在结构上进行比较，两者最大的差异主要集中在动力系统上，特别是纯动力汽车主要有电力驱动系统、电源管理系统以及辅助系统。
在电力驱动系统运行当中将电池化学能之间的转换为汽车动能，同时还能够在汽车减速等状态下降动能转换为电能直接的存储到电池当中。
功率转换器、机械传动系统、电子控制器等共同构建成为电力驱动系统，对于纯电动汽车整体动力与经济状况等有着直接的影响。
电源系统能够为汽车的行驶提供驱动能源，主要有能量管理系统、充电装置、蓄电池等。
并且能够检测电池的运行状态，开展及时的充电管理。
纯电动汽车辅助功能主要有照明系统、空调系统等。
同时还具有辅助动力源，能够为空调系统等提供及时的电源。
2纯电动汽车动力系统参数匹配设计2.1电机参数设计对于驱动电机纯电动汽车有着较高的要求，与传统电机相比在技术规范上更为严格，这是由于驱动电机关系到汽车的频繁起动和停车的过程有效性，将会承受较大的制动力，特别是纯电动汽车在电机使用上要凸显出瞬时功率、过载能力等特点，需要拥有较为突出的加速性能，要保障其使用寿命较长。
纯电动客车动力传动系参数匹配及整车性能研究
纯电动客车动力传动系参数匹配及整车性能研究一、本文概述随着全球对环境保护和可持续发展的日益关注，纯电动客车作为一种绿色、环保的交通工具，受到了广泛的关注和应用。
然而，纯电动客车的动力传动系统参数匹配问题一直是影响其整车性能的关键因素之一。
因此，本文旨在深入研究纯电动客车的动力传动系统参数匹配问题，以及其对整车性能的影响，为纯电动客车的研发和优化提供理论支持和实践指导。
具体而言，本文将首先分析纯电动客车动力传动系统的基本原理和构成，探讨其主要组成部分（如电池、电机、变速器等）的性能特点和相互关系。
在此基础上，本文将研究纯电动客车的动力传动系统参数匹配问题，包括电机参数、电池参数、传动比等的匹配与优化。
本文还将探讨这些参数匹配对纯电动客车整车性能（如动力性、经济性、续驶里程等）的影响，以及如何通过参数优化来提升整车性能。
通过本文的研究，希望能够为纯电动客车的动力传动系统参数匹配提供理论依据和实践指导，推动纯电动客车技术的进一步发展，为绿色交通和可持续发展做出贡献。
二、纯电动客车动力传动系统概述纯电动客车作为新能源汽车的重要组成部分，其动力传动系统的设计与优化对于提升整车性能具有至关重要的作用。
纯电动客车的动力传动系统主要由电池组、电机、控制器以及传动机构等核心部件构成。
这些部件的协同工作，使得纯电动客车能够实现高效、环保的行驶。
电池组是纯电动客车的“心脏”，它为整车提供所需的电能。
电池组的性能直接影响到车辆的续航里程、加速性能以及能量利用率等关键指标。
因此，在动力传动系统参数匹配过程中，需要充分考虑电池组的能量密度、充放电速率以及循环寿命等特性。
电机作为动力输出装置，负责将电能转化为机械能，驱动车辆行驶。
电机的选择需要考虑其功率、扭矩以及效率等因素，以确保纯电动客车在不同工况下都能够提供足够的动力。
同时，电机的控制策略也是动力传动系统中的重要环节，它直接影响到车辆的驾驶性能和能量消耗。
控制器是纯电动客车的“大脑”，它负责协调电池组、电机以及传动机构等部件的工作。
汽车传动系参数的优化匹配研究(精)
汽车传动系参数的优化匹配研究课题分析：汽车的动力性、燃油经济性和排放特性是汽车的重要性能。
如何在保证汽车具有良好动力性的同时尽量降低汽车的油耗并获得良好的排放特性，是汽车界需要解决的重大问题。
传动系参数的优化匹配设计是解决该问题的主要措施之一。
汽车传动系参数的优化匹配设计是在汽车总质量、质量的轴荷分配、空阻及滚阻等量已确定的情况下，合理地设计和选择传动系参数，从而大幅提高匹配后汽车的动力性、燃油经济性和排放特性。
以往传动系统参数设计依靠大量的实验和反复测试完成，耗时长，费用高，计算机的广泛应用和新的计算方法的出现，使得以计算机模拟计算为基础的传动系设计可在新车的设计阶段就较准确地预测汽车的动力性、经济性和排放特性，经济且迅速。
目前国内围绕汽车传动系参数的设计和优化，主要在以下几个方面展开工作：①汽车传动系参数优化匹配设计评价指标的研究；②汽车传动系各部分数学模型的研究，特别是传动系各部分在非稳定工况下模型的研究；③按给定工况模式的模拟研究；④按实际路况随机模拟的研究；⑤传动系参数优化模型的研究；⑥模拟程序的开发和研究。
检索结果：所属学科：车辆工程中文关键字：汽车传动系参数匹配优化英文关键字：Power train；Optimization；Transmission system; Parameter matching;使用数据库：维普；中国期刊网；万方；Engineering village;ASME Digital Library文摘：维普：检索条件: ((题名或关键词=汽车传动系)*(题名或关键词=参数))*(题名或关键词=优化)*全部期刊*年=1989-2008汽车传动系统参数优化设计1/1【题名】汽车传动系统参数优化设计【作者】赵卫兵王俊昌【机构】安阳工学院,安阳455000【刊名】机械设计与制造.2007(6).-11-13【文摘】主要研究将优化理论引入到汽车传动系参数设计中，以实现汽车的发动机与传动系的最佳匹配，达到充分发挥汽车整体性能的目的。
纯电动汽车传动系统参数匹配及优化
4、跨领域合作：加强汽车、电子、电力等多个领域的合作与交流，共同推动 纯电动汽车传动系统参数匹配及优化的技术创新和发展。通过跨领域合作，可 以充分利用各领域的优势资源和技术成果，实现传动系统性能的全面提升。
参考内容二
随着环保意识的不断提高和电动汽车技术的不断发展，纯电动汽车成为了现代 交通工具的重要选择。而传动系统作为纯电动汽车的关键部分，其性能和效率 直接影响到整个车辆的性能和续航里程。因此，对纯电动汽车传动系统参数进 行优化，可以提高车辆的动力学性能和能源利用效率。本次演示将开展纯电动 汽车传动系统参数优化的仿真研究。
总之，本次演示通过对纯电动汽车传动系统参数优化的仿真研究，找出了最优 的参数组合并分析了其对车辆性能的影响。这一研究对于提高纯电动汽车的动 力学性能和能源利用效率具有重要意义，并为未来纯电动汽车的发展提供了有 益参考。
参考内容三
随着全球对环保和可持续发展的日益，电动汽车（EV）作为一种零排放、低噪 音、高效率的交通工具，在近年来得到了快速发展。其中，纯电动汽车（BEV） 由于其完全依赖电力驱动，具有更高的能源利用效率和环保性能。然而，要实 现纯电动汽车的广泛应用，仍需解决诸多技术难题，其中包括动力传动系统的 匹配与整体优化。本次演示将就这一主题进行深入探讨。
对于未来展望，本次演示认为，纯电动汽车传动系统参数优化的仿真研究仍有 很多工作需要做。首先，需要进一步深入研究不同参数组合下的传动系统性能 表现，以找到更为优秀的参数组合。其次，需要新型材料和制造工艺在纯电动 汽车传动系统中的应用，探讨其对于提高传动系统性能和效率的影响。此外， 还需要考虑不同驾驶工况和路况下的传动系统性能表现，以进一步提高仿真研 究的现实意义。
纯电动汽车动力系统参数匹配设计及优化
纯电动汽车动力系统参数匹配设计及优化◎姚泳发展新能源汽车包括混合动力汽车（HEV）、纯电动汽车（PEV）以及燃料电池汽车（FCEV）是实现我国能源安全和环境保护以及中国汽车工业健康可持续发展的必然趋势。
纯电动汽车以车载二次电源作为储能方式，以电动机为动力装置驱动车辆行驶，相比混合动力汽车而言，具有零排放、低噪声且结构简单等特点。
本文以满足动力性需求为前提，以提高整车经济性并降低整车成本为目标，在动力系统部件特性分析结果的基础上，探索纯电动汽车整车动力系统参数匹配技术的关键。
在满足续驶里程约束的前提下满足整车系统目标；充分考虑工况和系统效率对整车性能的影响，提出对动力系统参数进行了综合寻优操作，在手动整定方法基础上进一步提高了整车的经济性潜力。
一、动力系统参数匹配目标根据纯电动整车的基本性能要求以及用户和市场的接受度影响因素，综合确定纯电动汽车动力系统参数匹配目标如下：1.动力性约束。
整车动力性是整车驾驶性能的基本保证，关系到驾驶员的直观操作感觉。
因此，应考虑满足整车动力性指标要求，确保整车能够达到基本的动力性指标，如最高车速、加速时间以及爬坡度等。
2.经济性提高。
整车经济性体现了纯电动整车的能耗水平，是评价纯电动汽车技术水平的关键指标之一，尤其是纯电动汽车搭载能量有限，通过参数匹配的方式提高整车经济性潜力至关重要。
3.降低成本。
整车成本问题是制约动纯电动汽车产业化发展和市场推广的一个主要因素，尤其是纯电动汽车需较多的电池以满足功率和能量的要求从而导致电池数量增多、初始配置成本较高，而且动力电池循环使用次数受到使用制度的极大影响，往往先于整车而提前“报废”从而不得不更换电池导致维护和使用成本的大大增加。
因此，应从初始配置成本和维护使用成本两方面予以考虑，在满足整车需求的情况下，通过合理匹配动力系统参数，达到降低成本的目的，提高市场及用户的接受度。
二、动力系统参数匹配任务系统参数匹配的主要任务是确定动力系统部件的选型和参数确定，也就是电机系统、电池系统以及变速器的样式和他们的关键特征参数的设定。
商用汽车动力传动系参数的优化设计
系参数后的计算结果表明：燃油经济性提高了 3.82%；0~95(km/h)加速时间为 57.45(s)，动力性提高了 1.63%。研究结果为商用汽车动
力传动系参数的合理匹配提供了一种新的方法。
关键词：商用汽车；动力传动系；匹配；优化
中图分类号： U 416.1
文献标识码： A
Optimal design method of lorry powertrain parameters
[3] 杨连生.内燃机性能及其与传动装置的优化匹配[M].北京:学术期刊 出版社,1988.
2.2 发动机万有特性
发动机万有特性曲线上的等油耗线所表述的 是在三维坐标系转速—转矩—比油耗下的一系列 等油耗线在转速—负荷平面上所做的投影，因此可 以利用 MATLAB 语言强大的数据处理和三维曲线 绘图功能，由计算机直接绘制出所需的三维曲面， 对其进行截取，从而得到所需的等油耗线。
发动机各个转速下的负荷特性拟合曲线如图 1。使用 MATLAB 语言中的 MESH 语句，应用曲面 拟合原理[2]，生成发动机万有特性的三维曲面如图 2。有了发动机万有特性三维曲面，就可以用一系 列平行于转速—转矩平面的平面截取发动机万有 特性三维曲面，其一系列交线在转速—转矩平面内 的投影即是等油耗曲线。等油耗曲线的数值取决与 平面的位置。使用 MATLAB 中的 CONTOUR 语句 [5]就可以使计算机自动生成等油耗曲线，如图 3。
3结语
本文利用汽车理论及最优设计的基本原理，提 出了以汽车能量利用率为目标函数的商用汽车传 动系参数的优化设计方法。计算结果表明，采用此 方法可以更好地实现传动系参数的优化。
参考文献：
[1] 何 仁.汽车动力性燃料经济性模拟计算方法及应用[M].北京:机械 工业出版社,1996.
车辆动力系统的优化与调校技巧
车辆动力系统的优化与调校技巧车辆动力系统的优化与调校是现代汽车工程中至关重要的一部分。
它涉及到发动机、传动系统以及其他关键组件的调整和优化，以提高车辆的性能和燃油效率。
在本文中，我们将讨论一些车辆动力系统优化与调校的技巧和策略。
一、发动机调校1. 动力输出调整：通过调整进气量和点火提前角度等参数，可以实现更高的动力输出。
根据不同的需求，可以进行不同的调整，例如提高低转速扭矩、增加高转速马力等。
2. 燃料混合比优化：通过调整发动机喷油系统，可以实现更合适的燃料混合比，以提高燃烧效率和燃油经济性。
同时，还需要考虑排放控制要求，以确保车辆符合环保标准。
3. 减小摩擦损失：通过采用先进的润滑技术和材料，减少发动机内部摩擦损失，可以提高动力输出和燃油经济性。
二、传动系统调校1. 变速器优化：通过调整换挡点和换挡时机，可以提高变速器的换挡平顺性和响应速度。
同时，还可以根据不同的驾驶条件和需求，进行变速器参数的适配调整。
2. 差速器调校：对差速器进行适当的调整，可以提供更好的驾驶稳定性和操控性能。
根据车辆类型和用途，选择合适的差速器设置，以实现最佳的动力输出和转向性能。
三、其他系统优化1. 车身结构优化：通过采用轻量化材料和优化结构设计，可以减轻车辆重量，提高燃油经济性和行驶稳定性。
2. 制动系统升级：对于性能要求较高的车辆，可以进行制动系统的升级，以提供更强大的制动力和更好的制动性能。
3. 悬挂系统调校：通过调整悬挂系统的刚度和减震器的阻尼特性，可以提高车辆的稳定性和操控性。
总结：车辆动力系统的优化与调校是一项复杂而细致的工作，需要综合考虑多个因素。
通过调整发动机、传动系统和其他关键组件的参数和特性，可以实现更出色的性能和更高的燃油经济性。
在进行调校时，需遵守相关法规和标准，确保车辆的安全性和环保性。
随着技术的不断进步，我们相信未来车辆动力系统的优化与调校将进一步提升，为消费者提供更优秀的驾驶体验和更高的性能表现。
024 基于CRUISE的某卡车动力总成匹配优化_一汽解放青岛汽车有限公司_刘彬娜
f
力 F 和加速阻力 F ，力平衡方程为
w
j
F F F 0 f w j
其中
（1） （2） （3） （4）
F
f
G (k k * u k * u 2 ) 0 1 2
F 0.5 * * C * A * u 2 w D
F * (G / g ) * (du / dt) j
0
式中 G 为汽车总重（ N ） ； k 为滚阻系数常数项； k 为滚阻系数中的二次项系数；u
基于 CRUISE 软件的某款卡车动力总成匹配优化
刘彬娜
（一汽解放青岛汽车有限公司，山东省青岛市李沧区娄山路 2 号） 摘要：本文以某款卡车为实例，针对其在使用过程中出现的动力不足、油耗高等问题，通过 整车滑行试验获取参数，采用 CRUISE 软件对整车改进前后的动力性和经济性进行分析， 并通过整车性能试验进行了验证，取得良好效果。 关键词：动力传动系统；动力性；经济性 主要软件：AVL CRUISE
行曲线和加速曲线与实际滑行试验于加速试验所得曲线进行对比如图 2 和图 3 所示。
图2 滑行曲线验证图
图3 加速曲线验证图
2.3 仿真任务的设置 该车在试验运行中出现动力不足的现象，最高档空车行驶车速达不到 80km/h，由于其 车型的特殊性， 加之国三发动机新匹配， 我们怀疑是相同马力国三发动机无法满足此车型的 动力需求， 因此在改进方案中提高采取发动机马力的方法看是否能满足需求。 根据性能分析 的要求，设置了以下计算任务，分别是爬坡性能测试(Climbing Performance)，等速行驶性能 测试(Constant Drive)以及全负荷加速性能测试(Full Load Acceleration)，分别对爬坡性能、等 速油耗和加速性能进行仿真。
小型纯电动汽车动力传动系统参数匹配及优化研究
日益发展的汽车工业给全球环境及能源带来了巨大的压力,为了 实现汽车产业的可持续发展,电动汽车技术的发展越来越受到重 视。电动汽车具有效率高、污染小等特点,能有效缓解全球环境 及能源难题。
在电动汽车研究开发过程中,对其关键部件进行合理的匹配、选 型及优化,能够显著提升其整车性能。本文以国内某企业“小型 城市代步纯电动汽车开发”项目为背景,对小型纯电动汽车动力 传动系统参数匹配及优化进行研究。
Hale Waihona Puke 主要研究内容如下:(1)本文首先对电动汽车发展背景及主要相 关技术进行了讨论;介绍纯电动汽车基本结构原理,根据纯电动 汽车常用布置形式以及设计需求确定其动力传动系统布置形式; 根据该车市场定位及竞品车型参数确定其整车参数及性能参数 指标。(2)根据整车参数及性能参数指标,对纯电动汽车主要部 件(电机、电池、变速箱)进行参数匹配,结合市场上相关产品类 型及特点进行主要部件选型及动力传动系统速比初步确定。
(4)根据优化后的整车参数进行样车试制及相关试验测试验证, 由于试验条件的限制,试验项目为最高车速测试、加速性能测试 和续驶里程测试,通过试验测试结果与仿真结果的对比分析,验 证了动力传动系统匹配优化方法的正确性及所建Cruise整车仿 真模型的合理性。本文以实际产品开发为背景对小型城市代步 纯电动汽车动力传动系统参数匹配进行了较为系统的研究,研究 过程也可用于其他车型开发,对纯电动汽车开发具有一定指导意 义。
(3)根据所匹配的动力传动系统相关参数建立小型纯电动汽车的 仿真模型,对其动力性和经济性进行了计算仿真,应用区间优化 方法结合基于权重系数的车辆综合性能目标评价体系对纯电动 汽车传动系速比进行优化。优化前续驶里程未能达到设计要求, 优化后除爬坡性能有所下降外,最高车速、加速性能和续驶里程 均有所上升,满足了设计性能需求,提高了整车综合性能。
汽车传动系统参数的优化设计
…
…
…
…
…
…
…
…
…
一
鳗 座 一 Ｊ
汽车传动 系统 参数 的优化设 计
德 州学院汽车工程 学院 任春 非
【 摘要 】在 基于优化设计 的理论基 础之上 ，以汽车的燃油经济性为 目标 函数，以汽车动力性 能为 约束 条件，提 出了汽车传动 系参 数的优 化设计方法 ，利用复合形
法 进 行 求 解 。 最 后 利 用 Ｍａ ｄ ａ ｂ 软 件 为 开 发 工 具 ，对 汽 车 的 动 力 性 能 、燃 油 经 济 性 能及 其各 项性 能指 标 进 行 了模 拟 计 算 ，并 对 传 动 系参 数 进 行 了优 化 。 【关 键词 】 传 动 系统 ；动 力 性 ；汽 车 燃 油经 济性 ；优 化设 计
（ １ ｏ ）
以上式 中 ，“ 。 为 车速 ，ｋ ｍ ／ ｈ ；叩 ｒ
为 传动 效率 ；ｍ 为 汽车质 量 ，ｋ ｇ ： 空 气 阻 力 系 数 ；Ａ 为迎 风面 积 ；
为 数 值 ，作 出 比较 得 出好 点 ｘ 和坏点ｘ 。
２ ． 传 动 系 参 数 优 化 模 型 的 建 立 ２ ． １ 建 立 汽 车 传 动 系 统 目标 函数
Ｌ ，
！ 一
＝— Ｌ
Ｕ
领 域 的 不 断 发 展 以 及 数 学 算 法 的 不 断 改 进 为 优 化 汽 车 的动 力 传 动 系 统 提 供 了有 汽 车 的 动 力 性 要 求 其 最 大 传 动 比应 效 工 具 。对 于 提 高汽 车 动 力 性 、 燃 油 经 满 足 汽 车 最 大 爬 坡 度 的要 求 ： 济 性 主 要 在 于 汽 车 动 力 传 动 系 统 匹 配 的 ｘ Ｏ ） ≥ （ ４ ） 合 理 程 度 ， 即 发 动 机 性 能 与 传 动 系 形 式
动力传动系统NVH性能优化
动力传动系统NVH性能优化摘要：为了提升动力传动系统NVH性能，解决动力传动NVH问题，文章分析了动力传动系统 NVH问题分类及离合器在减弱动力传动系统 NVH问题中的作用。
探究了离合器的减振参数对于不同类型的 NVH 问题的影响，介绍了动力传动NVH 调校的通用性流程并且运用在解决实际工程问题过程中。
通过调整离合器的减振参数，优化了某车型的动力传动 NVH 问题，取得了良好的效果，为同类问题的研究提供了一定的借鉴。
关键词：动力传动系统；噪声、振动与声振粗糙度（NVH）性能；离合器；调校；性能优化NVH 性能是指车辆运行中的噪声、振动与声振粗糙度。
随着人们对汽车舒适性需求的不断提高，客户购车过程中考虑汽车 NVH 性能的比重越来越大，提升汽车NVH 性能成为厂家提高产品竞争力的重要手段。
NVH 的来源主要有三大方面，空气动力学、机械结构、电子电器。
而作为车辆主要的振动和噪声来源的动力传动系统的NVH研究就显得格外重要。
1 动力传动 NVH1.1 动力传动系统 NVH 问题分类汽车动力传动系的弯曲振动和扭转振动不仅具有各自的固有振动特性，而且还彼此影响，形成振动耦合现象。
所以动力传动系统的NVH问题比较复杂，需要系统性分析。
动力传动系统相关NVH问题可以总结为几类，如起步抖动、蠕行异响、加速异响、减速异响、加速传动系共振、减速传动系共振等。
1.2 离合器在动力传动 NVH 问题中的作用离合器作为动力传动系统中主要的减振零部件，对于改善动力传动NVH问题有着重要作用。
离合器的减振参数，如刚度、阻尼等的调整对于改善动力传动系统的NVH问题有良好的效果。
针对怠速工况的异响，主要通过调整离合器预减振刚度或阻尼来解决；针对爬行工况异响，主要通过调整离合器一级减振刚度或阻尼来解决；加速/滑行/tipin（快踩油门）/tipout（快松油门）工况工作范围为主减振区间，这些工况异响问题需通过调整主减振刚度或阻尼来解决，由于主减振弹簧要保证发动机最小1.2倍发动机承扭，刚度一般不建议减小，主要通过调整主减振阻尼值来减小扭振峰值。
重型载货汽车动力传动系统参数优化匹配
重型载货汽车动力传动系统参数优化匹配重型载货汽车作为一种用于运输大量货物的工具，其性能和可靠性对于物流效率的提升至关重要。
而动力传动系统作为汽车的核心组成部分，其优化匹配对于车辆性能的提升和经济性的改善至关重要。
传动系统包括变速器、传动轴、后桥等部分，下面就着重从这几个方面来谈一下如何优化匹配。
首先是变速器的匹配。
变速器可以控制车辆的转速，提供足够的马力和扭矩来使汽车克服道路和运输条件的限制。
对于不同的路况和运输条件，选择不同的变速器齿比和挡位组合可以实现更优的运输效率和更经济的燃油消耗。
例如，在不同的工况下，不同的变速器齿比和挡位组合可以提供不同的车速和经济性，选择合适的变速器匹配可以提高整车的运输效率和经济性。
其次是传动轴的匹配。
传动轴是将发动机的动力传递给汽车的轮胎，是重型载货汽车驱动的关键部件。
在选择传动轴时，需要考虑不同的运行负载和运行条件对于传动轴的要求，例如传动轴的扭矩承载能力和转速范围等。
通过选择合适的传动轴，可以实现动力传输的优化和车辆的增强。
最后是后桥的匹配。
后桥是驱动汽车轮胎的装置，其作用是将发动机传来的动力转化成轮胎的转动力，并且通过差速器将动力分配到汽车的左右两个轮胎上。
在选择后桥时，需要考虑不同的运行条件和驱动方式。
通过选择合适的后桥，可以提高汽车的行驶性能和运输经济性，减少燃料消耗和维修成本。
在重型载货汽车动力传动系统的参数优化匹配过程中，需要综合考虑车辆的负载能力、行驶条件以及发动机的功率和扭矩要求，对变速器、传动轴和后桥进行综合匹配，实现最优化的整车性能和经济性。
在车辆的使用过程中，需要根据实际情况进行调整和维护，以保证汽车的稳定性、可靠性和经济性。
在重型载货汽车的动力传动系统中，除了变速器、传动轴和后桥之外，还有液压传动系统、制动系统和转向系统等部分也需要注意优化匹配。
液压传动系统的匹配需要根据车辆的工作负载和运行环境进行优化，选择合适的液压泵和排量、压力等参数，以保证动力传输的效率和可靠性。
混合动力汽车参数优化
混合动力汽车动力系统参数的优化方法混合动力汽车各动力元件参数及控制策略参数对汽车性能有着很大的影响。
对系统参数的优化研究已经成为现代汽车设计的一个重要环节，其主要思想是借助计算机工具，以重要的系统参数或控制参数为设计变量，确定目标函数及约束函数，建立系统匹配数学模型，结合可靠的汽车仿真工具软件，选择优化算法进行求解，得到一组最优解或近似最优解来指导汽车后续设计，从而达到系统最佳匹配。
提高燃油经济性，减少排放，并且满足一定的动力性要求。
[1]1.优化算法HEV 的系统优化是一个多变量多目标的非线性约束优化问题, 其一般形式可表示为一般处理此类优化问题的优化算法按需不需要计算函数的导数信息分为基于梯度的算法和非梯度算法两大类。
基于梯度的算法, 需要计算函数的导数信息, 其中SQP算法是求解约束优化问题最有效的解法之一。
其基本思想是：在每一迭代步通过求解一个二次规划子问题来确定一个下降方向，以减少价值函数来取得步长，重复这些步骤直到求的原问题的解[2]。
matlab非线性规划工具箱中的FMINCON函数使用了这一算法。
但是混合动力汽车系统比较复杂，其函数导数信息不易计算，而错误的导数信息将会影响最优解的搜索方向以及收敛性, 从而陷入局部最优。
图1是一个两变量的HEV优化决策空间,可以看出含有多个局部最优解，因此在这里基于梯度的算法往往会失效。
图1非梯度算法不需要计算函数的导数信息，因此可以收敛到全局最优。
目前应用于HEV 系统优化的非梯度算法有Complex, DIRECT 等, 都具有较好的效果。
DIRECT算法是一种确定性全局优化算法，特别适用于具有确定变量空间的函数寻优。
在DIRECT 算法中，对取值范围进行归一化，从而将变量空间变成一个n维超立方。
该算法首先计算变量空间中心点处函数值，然后不断分割变量空间并比较分割出的子空间中心点处函数值，最终获得全局最优函数值[3]如文献3中就是采用DIRECT进行参数的优化。
汽车动力传动系参数的优化方法
第21卷第6期2000年11月 江苏理工大学学报(自然科学版)Journal of Jiangsu University of Science and Technology(Natural Science)Vol.21No.6Nov.2000汽车动力传动系参数的优化方法何 仁,商高高(江苏理工大学汽车与交通工程学院,江苏镇江,212013)[摘 要]在讨论分析普通的汽车传动系参数的普通优化方法和汽车传动系参数的模糊优化方法的基础上,提出了汽车传动系参数的区间优化方法1在这一模型里,设计变量变为区间数,优化目的是在保证一定的汽车基本性能的前提下,求设计变量的最大可行区间1它可以解决变速器优化设计中齿轮配齿问题1实例对比表明,采用区间优化方法更加符合工程实际1[关键词]汽车;传动系;优化[中图分类号]U463.2 [文献标识码]A [文章编号]1007-1741(2000)06-0061-04 汽车动力传动系统参数的优化匹配是提高汽车运输效率,降低燃油消耗和减少废气排放的重要措施之一1通常,优化汽车传动系参数是以汽车动力性燃料经济性模拟计算为基础,以汽车动力性要求为约束条件,汽车多工况燃料经济性为目标函数进行优化1然而实践中始终存在着这样两种情况:一是设计者对汽车性能的要求(即约束条件中限值的取定)往往是模糊的,采用通常的优化方法,有可能漏掉真正的优化方案;其二,传动系参数中齿轮齿数和模数为离散变量,通常的优化方法得到的是一个确定的最优解,不一定能满足厂家的实际生产要求,需要厂家在最优值的附近选取参数,这往往又会偏离最优结果1首先讨论分析已建立的汽车传动系参数的传统优化方法和模糊优化方法,提出了汽车传动系参数的区间优化方法,并用实例对比分析3种优化方法1实例表明,采用区间优化方法更加符合工程实际11 汽车传动系参数的传统优化模型汽车传动系参数的优化最终目的是使汽车在满足动力性要求前提下,在常用行驶工况下燃料经济性最佳1设计变量取变速器各档速比和驱动桥速比,表示为X(i),i=1,…,k N(k N为前进档位数),其中X(i)值表示为第i档变速器速比I i与驱动桥速比I0的乘积1目标函数一般为汽车多工况循环模式的燃油消耗量Q S1约束条件主要包括:汽车的动力性要求和变速器各档速比间隔的要求1在选择传动系参数时,应考虑汽车具有足够的动力性能,即应有足够的直接档动力因数D0max 和I档最大动力因数D1max,同时需校核I档最大驱动力时附着条件1直接档动力因数表示汽车在正常情况下行驶所具有的上坡能力和加速能力1即D0max=T em I0ηtR k-C D A21.15×(0.377n em R kI0)2gM(1)式中 T em———发动机最大有效转矩,N・m ηt———传动系效率 R k———车轮滚动半径,m C D———汽车空气阻力系数 A———汽车前迎风面积,m2 n em———发动机最大转矩点所对应的转速,r/min g———重力加速度,9.81m/s2[收稿日期]2000-03-22[基金项目]国家自然科学基金资助项目(59575038);江苏省青年科学基金资助项目(BQ96014) [作者简介]何 仁(1962-),男,南京人,江苏理工大学教授,博导1 M———汽车总重量,kg则直接档最大动力因数的约束条件为D0l<D0max≤D0h(2)式中D0h,D0l分别为不同车型汽车直接档最大动力因数要求的上下限1I档动力因数反映了汽车最大爬坡能力,其计算式D1=T em I0・ηt・I1R k -C D A21.15×(0.377n em R kI0I1)2gM(3)同上,I档动力因数的约束条件为D1l<D1max≤D1h(4)式中D1h,D1l分别为不同车型汽车I档最大动力因数要求的上下限值1在确定I档动力因数后还应该校核附着条件,即最大牵引力必须小于或等于汽车在地面上的附着力1即T em I0I1ηtR k≤Zφφ0(5)式中 φ———道路附着系数 Zφ———驱动轮上的法向反作用力,N 变速器相邻档位的速比比值影响着变速器的使用性能,比值过大会造成换档困难1根据统计,一般在1.4～1.8之间1考虑到换档过程,外界道路阻力总是造成车速下降,换档时车速越高,换档过程的速度下降就越多,所以随着档位的提高,相邻两档的速比比值应逐渐降低1据此对相邻档位的速比比值要求如下:I l<X(i)/X(i+1)≤I h(6)式中I l,I h分别为相邻速比间隔的下限和上限值1以上构成了汽车传动系参数的一般优化模型12 汽车传动系参数的模糊优化模型上述汽车传动系参数的传统优化模型,在建立约束条件时,有关约束条件的上下限值往往由设计者根据经验来决定,带有一些主观性1约束限值往往影响到设计变量的取值范围,从而影响到优化结果1事实上设计者对汽车性能的要求(即约束条件中限值的取定)往往是模糊的,采用通常的优化方法,有可能漏掉真正的优化方案1如采用模糊数学方法描述约束条件,可以使设计更加符合客观实际,从而获得更好的效果1设计变量和目标函数与传统优化模型相同1只是在建立约束条件时,应用模糊数学方法,建立约束条件的隶属函数1经分析,选用按梯形分布的线性隶属函数,其过渡区间上下界采用扩增系数法来确定1这样各约束条件中模糊约束过渡区间的上下界,均是在已知界值上乘以扩增系数乃得到.其中直接档动力因数的约束条件为D0l′(R)<D0max≤D0h′(R)(7)式中D0l′(R),D0h′为水平R截集下不同车型直接档最大动力因数要求的上下限值1I档动力因数的约束条件为D1l′(R)<D1max≤D1h′(R)(8)式中D1l,D1h为水平R截集下不同车型I档最大动力因数要求的下限和上限值1则道路附着限值的约束条件为φ≤φ(R)(9)式中φ(R)为水平R截集下道路附着系数限值1值得注意的是R的取值反映了设计者对汽车动力性偏重的程度,当R=1时,上述模糊约束条件都变为普通约束条件1优化时可根据设计者对动力性要求的重视程度,选择合适的R值来设定约束条件1由于汽车传动系参数的模糊优化,考虑了设计者对动力性要求的重视程度,扩大了设计变量的取值范围,从而使整车燃料经济性获得显著改善13 汽车传动系参数的区间优化模型如前所述,传动系参数中齿轮齿数和模数为离散变量,而采用以上优化方法获得的速比值是一个确定的最优值,不一定满足厂家的实际要求,存在着变速器齿轮配齿的问题1为此笔者提出了汽车传动系参数的区间优化模型1在这一模型里,不追求变量的确定优化值,只是在保证一定的优化效果的前提下,求设计变量的最大可行区间,这样就可以扩大传动系参数的选择范围,并可以解决变速器齿轮配齿问题1用区间数表示需要共享的设计变量,则确定汽车传动系参数最大可行区间的问题可以表述为扩大设计变量区间数的宽度问题1令X i为共享设计变量,则求最大共享区间问题的数学模型,即26 江苏理工大学学报(自然科学版) 2000年11月是求最大可行区间宽度的优化问题1在一定的约束条件下,其数学模型max W=6l i=1αi W i(X i)(10)满足约束条件F(x1,x2,…,x i)≤c(11)X iΑX i′, i=1,2,…,l其中F(…)为约束区间函数,c为约束区间函数的限制值,αi为权函数,l为区间变量总数, W i(X i)为第i个区间宽度,X i′为可行区间变量X i的约束区间数X i=[x i′, x i′]在具体计算传动系参数最大可行区间问题时,以多工况模式的燃油百公里油耗Q S为目标区间函数,以满足汽车动力性要求为约束条件1为了简化计算,以传统的按等比级数q来分配变速器各档速比,最高档为直接档;同时取驱动桥速比I0为另一约束区间数,故约束区间函数可表示为Q S(q,I0)≤c1上述模型描述的问题是区间扩展的逆问题,即规定函数的值域区间的问题,在约束函数是凸函数时,有确定的解1但求解上述模型得到的可行区间宽度有时较窄,为了改善效果,引入条件预优概念1例如当确定汽车传动系速比的等比级数时,可用优透的方法确定驱动桥速比,即求i0,使min Q S(q,i0), q∈Q,i0∈I0(12)求解模型(12),对应于每一组q值都有一个最优变量i0,把i0称为预优条件变量,通过对i0的预选,能明显地改善优化结果,即Q S(q,i0)≤Q S(Q,I0)(13)这样求解汽车传动系参数最大可行区间模型就等价于:求i0,使max q满足Q S(q,i0)≤c,在q≤ q时;求i0,使min q满足Q S(q,i0)≤c,在q≥ q时;求q,使max i0满足Q S(q,i0)≤c,在i0≤ i0时;求q,使min i0满足Q S(q,i0)≤c,在i0≥i0时;故此可确定q和i0的最大可行区间[q, q]和[i0, i0]1可以采用序列局部极值点法求解以上区间优化模型1其基本思想为:求一系列q(i0)值给定时,函数Q S(q,i0)的条件极值点1当条件极值等于c时的两点,即为q(i0)的最大可行区间的上下两端点1具体求解步骤如下(以求q的最大可行区间为例)1①令k=3,取初始点q(k-2),求i0(k-2),使min Q s(q(k-2),i0(k-2)),其中q(k-2)∈q(14)②从q(k-2)开始,步进αΔq,使q(k-1)=q(k-2)+αΔq(15)其中α为步长因子,可先取α=1;Δq为步距1然后,求i(k-1)0,使min Q S(q(k-1),i k-1)其中q(k-1)∈q(16)若c-Q S(k-1)Q S(k-1)-Q S(k-2)≤1,转步③;若上式不成立,重新选取q(k-1),此时步长因子取α= 0.5(c-Q S(k-1))Q(k-1)S-Q S(k-2),再次求解模型(16),直至满足上面的不等式1③依次再求第k点,使q(k)=q(k-1)+αΔq,同样求出i0(k),使min Q S(q(k),i(k)0),其中q(k)∈q(17)式中 α=c-Q S(k-i)Q(k-1)S-Q S(k-2)④通过上述三点作抛物线J(q)=a・q2+ bq+d,并求得抛物线与Q S(q,i0)=c的交点q(k+1)1若有交点,转步骤⑤;若无交点,则表示约束区间函数的限制值过高,无可行区间;若出现有两个交点时,应取与q(k-2)值接近的一个,令其为q(k+1)1⑤求i(k+1),使min Q S(q(k+1),i(k+1)),其q(k+1)∈q,并令优化的目标函数值为Q S(k+1)1⑥作出收敛性差别,若满足Q(k+1)S-c≤ε,即认为是收敛,转步骤⑧,这样便得到区间的一个端点值1若不满足不等式,则转下步1⑦令k=k+1,按步骤④再作抛物线,重复步骤⑤,⑥,直至满足⑥,转⑧1⑧根据上面求解方法,再求出区间的另一端点1汽车传动系参数区间优化方法可以解决齿轮配齿的问题1优化各档传动比后,需要根据优化后的传动比确定齿轮齿数1在齿轮的配齿过程36第6期 何 仁等 汽车动力传动系参数的优化方法中,有齿数和中心距的取整问题1用以往普通优化方法所得到的传动比是一个确定的值,若根据优化的传动比计算齿数,圆整后再反求其传动比,可能和优化值存在很大的偏差1利用区间优化获得的传动比,并不是一个确定的值,而是一个区间,在确定齿轮的齿数时,假定原车齿轮中心距不变,可根据变速器档数,传动比和传动方案来分配各档齿数1在这里,主要是根据齿轮之间中心距不变的原则和优化获得的各档速比允许的范围,改变齿轮的齿数来满足一定的传动比,判断所求的传动比是否在所求的区间里,来确定各档齿轮的齿数和速比14 优化实例对比分析为比较3种优化方法,这里以某城市客车传动系参数优化为例进行分析,该车的有关参数见文献[3]1表1为3种优化方法的优化结果1表1 3种优化方法的优化结果T ab.1 R esults of three optimum methodsi1i2i3i4i5i0Q S D0max D1max 区间优化17.28 3.91 2.29 1.45 1.00 6.8027.780.04070.312区间优化27.14 4.01 2.26 1.46 1.00 6.8627.820.04110.308模糊优化 6.27 3.55 2.18 1.41 1.00 6.7927.600.03950.261普通优化 6.42 3.67 2.21 1.47 1.00 6.8827.780.04010.270原车参数7.31 4.31 2.45 1.50 1.00 6.8428.020.04100.315 在表1中,区间优化1指没有进行齿数配齿工作的优化结果(理论优化值),而区间优化2则指实际齿轮配齿后的优化结果1从表1可见,模糊优化由于考虑到设计者对动力性要求的重视程度,扩大了设计变量的取值范围,从而理论上可使整车燃料经济性获得显著的改善1区间优化方法2优化后汽车百公里油耗比原车减少0.20L/100km,而整车动力性基本保持不变1更重要的是区间优化方法2是经过齿轮配齿后的优化结果,符合工程实际,优化结果更为真实1以上优化实例表明,采用区间优化方法,不追求设计变量的确定优化值,只是在保证一定的优化效果的情况下,求设计变量的最大可行区间,扩大了传动系参数的选择范围,并能解决变速器齿轮配齿的问题1[参 考 文 献][1]林明芳,吴锦秋,葛安林1汽车传动系参数的优化[J]1吉林工业大学学报,1987,(2):21-28.[2]He Ren,G ao Z ong2yin.Fuzzy Optimum of the Auto2mobile Transmission Parameters[J]1SAE Transactions, 1993,102(6):2413-2416.[3]何 仁1汽车动力性燃料经济性模糊计算方法及应用[M]1北京:机械工业出版社,1996.Optimum Method of Automobile Transmission ParametersHE Ren,S HA N G Gao2gao(School of Automobile and Traffic Engineering,Jiangsu University of Science and Technology,Zhenjiang,Jiangsu212013,China)Abstract:Based on analyses of ordinary optimum method and fuzzy optimum of automobile transmis2 sion parameters,an interval optimum method of automobile transmission parameters is presented in this pa2 per.In this model,design variables become interval.The aim of optimization is to find maximum feasible interval of design variables by satisfying the performance requirements of the vehicle.It can successfully solve the problem about the mating gears in optimum design of transmission parameters.The optimization results indicate that interval optimum corresponds to the reality.K ey w ords:automobile;transmission;optimum(责任编辑 陈持平) 46 江苏理工大学学报(自然科学版) 2000年11月。
电动汽车动力传动系统参数的匹配设计
场地电动汽车动力传动系统设计(兰州工业学院汽电15-2冯东庆201506113208)摘要:根据电动汽车动力性能要求, 考虑到动力传动系统共振的危害, 结合传动系统频率匹配, 提出了电动汽车动力传动系统参数匹配计算方法。
以某公司电动汽车机电传动系统为例, 在 A DV ISOR 软件中建立整车模型, 进行循环工况下动力经济性能仿真分析。
通过仿真和试验可知, 该车动力性和经济性均能满足设计要求且动力传动系统没有共振产生, 验证了匹配的可行性。
关键词:电动汽车; 动力性; 匹配; 频率M atching of Param eters of Power Transm ission for E lectric V ehiclesXUE N ian wen, GAO Fe,i XU X ing, GONG X in( Schoo l of A utomob ile and T ra ffic Eng ineering, Jiangsu U n iversity, Zhenjiang 212013, Jiangsu, Ch ina)Abstract: A cco rding to e lectr ic veh icle dynam ic requ irem ents and the disadvantag es of system resonance, a m atch ing m ethod of pow er tra in fo r e lectr ic veh ic lesw as put fo rw ard based on frequency m atch ing o f dr ive train system. T ak ing mechan ica land e lec trica l drive system for an electr ic car as an examp le, softw are ADV ISOR w as emp loyed to conduct sim ulation ana lys is of drive cyc le o f the dynam ic and econom ic pe rfo rm ance; the resu ltw as in accordance w ith actual data. Bo th the simu lation result and test data ind ica ted that dynam ic and econom ic perform ance of the vehic le cou ld m eet the requ irem ents; there w as no resonance o f the powe r train system; feasib ility m atch m ethod w asver ified.K ey words: e lectr ic car; dynam ic per fo rm ance; m atch ing;frequency由于环境污染、能源匮乏等问题, 电动汽车日益受到各国汽车业界的重视, 但续驶里程严重制约了电动汽车的推广。
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1机械传动汽车动力传动系统参数的优化通常包括发动机性能指标的优选，机械变速器传动比的优化和驱动桥速比的优化，以下分别阐述。
7.1汽车发动机性能指标的优选方法 在汽车设计中，发动机的初选通常有两种方法：一种是从保持预期的最高车速初步选择发动机应有功率来选择的，发动机功率应大体上等于且不小于以最高车速行驶时行驶阻力功率之和；一种是根据现有的汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有的功率。
在初步选定发动机功率之后，还需要进一步分析计算汽车动力性和燃料经济性，最终确定发动机性能指标（如发动机最大转矩，最大转矩点转速等）。
通常在给定汽车底盘参数、整车性能要求（如最大爬坡度max i ，最高车速m ax V ，正常行驶车速下百公里油耗Q ，原地起步加速时间t 等），以及车辆经常运行工况条件下，就可以选择发动机的最大转矩T emax ，及其转矩n M ，最大功率max e P 及其转速P n ，发动机最低油耗率min e g 和发动机排量h V 。
在优选发动机时常常遇到两种情况：一种情况是有几个类型的发动机可供选择，在整车底盘参数和车辆经常行驶工况条件确定时，这属于车辆动力传动系合理匹配问题，可用汽车动力传动系统最优匹配评价指标来处理。
第二种情况是根据整车性能要求和汽车经常行驶工况条件来对发动机性能提出要求，作为发动机选型或设计的依据，而这时发动机性能是未知的。
对于计划研制或未知性能特性指标的发动机性能可看作为发动机设计参数和运行参数的函数，此时，外特性和单位小时燃油消耗率可利用表示发动机的简化模型。
优选汽车发动机参数的方法: （1） 目标函数F （x ）目标函数为汽车行驶的能量效率最高。
（2） 设计变量X],,,,[max h M p e em V n n P T X（3） 约束条件1） 发动机性能指标的要求 发动机转矩适应性要求：3.1/1.1≤≤P em T T转矩适应性系数也可参考同级发动机试验值选取。
发动机转速适应性要求：0.2/4.1≤≤M p n n如果M n 取值过高，使4.1/<M p n n ，则可能使直接档稳定车速偏高，汽车低速行驶稳定性变差，换档次数增多。
2） 汽车动力性要求 最大爬坡度要求：tg k eM i i f Gr T ηαα01max max )sin cos (+⋅≥最高车速要求：1.1~0.1/max =p a V V ，即 1.1377.00.10max ≤≤kp a r n i i V 高档直接档动力性要求：max 2015.21o a D k t em D G AV C G r i T ≥-η 汽车加速性能的要求：原地起步连续换档加速时间不得大于要求值0t0t t ≤3） 汽车燃料经济性要求：直接档在常用车速下行驶的百公里油耗不得超过其限制值0Q0Q Q s ≤发动机排量的要求：h h e P V P P ≤</max 13式中,h P 、1P ——分别为发动机升功率的统计上、下限值，kW/L 。
根据上述建立的优化模型，即可优选出最优发动机参数，并选择发动机型号。
发动机简化模型发动机性能特性可看作是发动机性能指标和运行参数的函数，此时，外特性可表示为：22)()(e m m p p m m e n n n n T T T T -⋅---=式中，m T ——发动机最大有效转矩，N ·m ；p T ——发动机最大功率对应的转矩，N ·m ；m n ——发动机最大有效转矩对应的转速，r/minp n ——发动机最大功率对应的转速，r/min 。
发动机单位时间的油耗量可以表示为：h e o ox e t V T r G n G ⋅⋅+⋅=)(式中，t G ——发动机每分钟消耗的燃油量，g/min ；ox G ——发动机怠速时单位排量每转燃油消耗量，g/(r ·L)；o r ——发动机单位排量单位转矩每转燃油消耗量提高系数g/( N ·m ·r ·L)；h V ——发动机的排量，L 。
根据研究，汽油机和柴油机的的ox G 和o r 值范围如下表所示。
汽油机和柴油机的的ox G 和o r 值7.2汽车变速器速比的优化方法汽车传动系参数优化是以汽车动力性与燃料经济性模拟计算为基础，以汽车动力性要求为约束条件，多工况燃料经济性为目标函数进行优化。
汽车变速器速比优化最终目的是使汽车在满足动力性要求前提下，在常用行驶工况下燃料经济性最佳。
设计变量取变速器各档速比，表示为x （i ），i=1，k n （k n 为前进档位数）。
目标函数一般为汽车多工况循环模式的燃油消耗量Qs 。
约束条件主要包括：汽车的动力性要求和变速器各档速比间隔的要求。
在选择传动系参数时，应考虑汽车具有足够的动力性能，即应有足够的直接档动力因数D omax 和I 档最大动力因数D imax ，同时需校核I 档最大驱动力时附着条件。
式中, T em ——发动机最大有效转矩，N.m ηt ——传动系效率 r k ——车轮滚动半径，m C D ——汽车空气阻力系数 A ——汽车前迎风面积,m 2n em ——发动机最大转矩点所对应的转速，rpm; G ——汽车总重力，N 。
则直接档最大动力因数的约束条件应为D ol <D omax <=D oh式中，Dol,Doh ——分别为不同车型汽车直接档最大动力因数要求的上下限。
I 档最大动力因数反映了汽车最大爬坡能力，其计算式如下：Mg I I r n A C r I I T D kem D k t em ax⋅⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅⋅⋅⨯⋅-⋅⋅⋅=21010Im 377.015.21η同上，I 档最大动力因数的约束条件为h L D D D 1max 11<<GI r n A C r I T D k em D k t em 20max 0)377.0(15.21⋅⋅⨯⋅-⋅⋅=η5式中 D 1L ，D 1h ——分别为不同车型汽车I 档最大动力因数要求的上下限值。
在确定I 档动力因数后还应该按以下条件校核附着条件，即最大牵引力必须小于或等于汽车在地面上的附着力：ϕηϕ⋅≤⋅⋅⋅Z R I I T ktem 10式中 ϕ ——道路附着系数；ϕZ ——驱动轮上的法向反作用力，N 。
同样也可以汽车最大爬坡度要求代替动力因数作为约束条件。
变速器相邻档位的速比比值影响着变速器的使用性能，比值过大会造成换档困难。
根据统计，一般在1.4～1.8之间。
考虑到换档过程，外界道路阻力总是造成车速下降，换档时车速越高，换档过程的速度下降就越多，所以随着档位的提高，相邻两档的速比比值应逐渐降低。
据此对相邻档位的速比比值要求如下：h l I X i L X i I <+<)()( )1()()2()1(+<++i X i X i X i X式中,h l I I ,——分别为相邻速比间隔的下限和上限值。
此外，汽车最高车速，汽车原地起步连续换档加速时间限制也作为约束条件。
以上构成了汽车变速器速比的一般优化模型。
7.3汽车主传动比优化方法汽车主传动比对汽车动力性燃料经济性影响很大。
主减速比增大，可以增加汽车的后备功率，提高汽车加速性能，但也会使汽车燃料经济性下降。
因此，主传动比的选择，应保证汽车的动力够用，又有最佳的燃料经济性。
对于某一特定的车辆，当汽车总重、重量分配和发动机等已确定后，如何合理的选择传动系参数，按传统的做法，需要进行大量的汽车动力性和燃料经济性计算和实验工作，而且由于各种条件限制，往往不能获得最理想的结果。
汽车主传动比的优化最终目的是使汽车在满足动力性要求下，在常用行驶工况燃料经济性最佳。
在选择传动系参数要求时，应考虑汽车具有足够的动力性能，即应有足够的直接档动力因数D 0max 。
直接档动力因数表示汽车在正常情况下行驶所具有的上坡和加速能力。
GI r n A C r i T D keM D kt o eM 20max 0)377.0(15.21⨯-=η 汽车最高设计车速，原地起步连续换档加速时间和最大爬坡度要求也作为约束条件。
7.4汽车传动系统参数的区间优化方法如前所述，传动系参数中齿轮齿数和模数为离散变量，而采用以上优化方法获得的速比值是一个确定的最优值，不一定满足生产厂家的实际生产需要，存在着变速器齿轮配齿的问题。
为此我们提出了汽车传动系参数的区间优化模型。
在这一模型里，不追求变量的确定优化值，只是在保证一定的优化效果的前提下，求设计变量的最大可行区间，这样就可以扩大传动系参数的选择范围，并可以解决变速器齿轮配齿问题。
用区间数表示需要共享的实际变量，则确定汽车传动系参数最大可行区间的问题可以表述为扩大设计变量区间数的宽度问题。
令Xi 为共享设计变量，则求最大共享区间问题的数学模型，即是求最大可行区间问题的数学模型，即是求最大可行区间宽度的优化问题。
在一定的约束条件下，其数学模型为：∑==li i i i X 1)(max ωαω满足约束条件c X X X F l ≤)(21，，，Λ'i i X X ⊆l i ，，，Λ21= 其中，)(ΛF 为约束区间函数，c 为约束区间函数的限制值，i α为权系数，l 为区间变量总数，)(i i X ω为第i 个区间数的区间宽度，'i X 可行区间变量i X 的约束区间数，],['''i i i X X X =。
上述模型描述的是区间扩张的逆问题，及规定函数的值域区间求定义域区间7的问题，在约束函数为凸函数时，有确定的解。
求解上述模型得到的可行区间宽度有时较窄，为了改善效果，引入“条件预优概念及方法”，也就是把影响实值函数),,,,,,(121n l l x x x x x F ΛΛ+的变量及参数分为两类，其中l x x x ,,,21Λ为一类，叫做关键变量，我们关心这些变量的可行变化区间],[i i X X ，而不关心它们取什么确定值；此外，我们把影响目标函数值的其他变量及参数在一定的范围内变动，这些扩大的变量称作为条件变量。
我们采用对条件变量优选的方法，即求n l l x x x ,,,21Λ++使),,,,,,(m in 121n l l x x x x x F ΛΛ+求解模型时，对应于每一组T l x x x z ],,,[21Λ=时，有一组对应的最优变量T n l l x x x y ],,,[*21*+*+*=Λ，我们把*y 称为预优条件变量，把这一类运算成为“条件预优运算”。
通过条件预优运算，能明显地提高与改善优化效果，即),,,,,,(),,,,,,(121**121n l l n l l x x x x x F x x x x x F ΛΛΛΛ++≤若我们把上述预优概念引入模型 ，那末就可以扩大关键变量允许选取的范围，改善最大可行区间的求解效果。