基于MATLAB平台的汽车传动系参数优化系统

５ 汽 车 传 动 系 参 数 优 化 设 计
５ ． １建立优化 数学模 型
传动 比也逐渐减小 。约束条件如下 ：
／
２
１ ． １ ５ √ ４ １（ １ ｏ ）
以五 档轿 车为 例 ，对 汽车 传动 系参 数进
行优化匹配。 ５ ． １ ． １设计变量的确定 传动 系主要设 计参 数就是各 档传动 比，在 其他条件相 同的情况下 ，最终影响汽车性能 的
Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ・ 电力电子
基 于 ＭＡＴ Ｌ Ａ Ｂ平 台的汽车传 动系参数优化 系统
文／ 许康
Ｔ ｔ ｑ ｉ ｏ ｉ ｒ ｇＯ
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谢 成
ｖ ２ ＋Ｇ． ｆ 十 ． ｍ． ｒ １ 、
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Ｇ． 厂＋
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进 ｆ ＋ 鲁 ＂ （ ７
其中 Ｘ （ ０ ）为主减 速器传动 比；Ｘ （ １ ）为一
得 的发动机 的扭矩特 性曲线 ：
＝ ０ ＋ａ ｌ ＋ａ ２ ＋ ３ ｎ ＋． ． ． …＋ （ １ ）
档 传动 比；ｘ （ ２ ）为 二档 传动 比 ； Ｘ （ ３ ）为 的约束条件 ，最高档动力 因数表示汽车在正常 数 ｋ随特性曲线而定 ， 经过计算 ， 一般 ｋ ＝ ４ 时， 三档 传动 比；Ｘ （ 情 况下行驶所具有的上坡能力和加速能力 。 ４ ）为 四档 传动 比；Ｘ （ ５ ） 拟合 曲线的精度 较高。 为五档传 动比； ＤＯ ｍ ． ｘ＝ １
（ ２）其 中：为发动机 的扭矩 ，由曲线可 以通过拟合而得；为主减速 比；为各档 传动 比；
Байду номын сангаас
经济性分 目标 函数 ： 本文 以多工 况循环 实验 百公 里油耗 作为
为传动系的机械效率 ；其值可取 ０ ． ８ ２～Ｏ． ８ ５ ；为车轮滚动半径 ；为滚动 阻力系数 ；为 空 气阻力系数 ；为汽车迎风面积 ；为汽车旋转质 量换算系数。
／ 一 Ｘｌ ／ ｘ ２ ０（ １ １ ） Ｘ ３ ｝ Ｘ ４ 一 Ｘ ２ ｝ Ｘ ３ ｓ ０ ｘｊｘ［ ３ ４ ０（ １ ３ ） ０ ． ９ ４ √ １ 一 ４ ／ ０（ １ ４ ）
动力性约束条件 ：
动 力性评 价 指标 除了加 速 时间之 外，还 有最高车速 、最大爬坡度等评价指标 ，它们是 以约束条件 的形式包含在数学模型之 中，分别 描述如下 ： 体 现动力 性评 价指标 最大 动力 因数 要求
变速器各档 速比间隔的要 求以及 与传动 比相关
的汽车的动力性要求。
况模 式的模 拟研究 ；按实 际路况 随机模拟 的研 究 以及模拟程序的开发和研究 。本 文属于传动
系参数优化模 型的研究方面 。通过建立数学模
速 比约束条件 ：
因为较 高档 的利用 率和 行驶 时间与 里程 均大 大多于 低档 ，换档频繁程度亦是高档高 ， 各档传动 比之 间的比值 随档位升高 ，相邻两档
型 ，对车辆 的动力 性 以及燃油经济性进行分析 里油耗量来衡量汽车的燃油经济性。 计算 ，在此基 础上 运用 ＭＡ Ｔ Ｌ ＡＢ平 台 ，通过 优化理论 ， 开发一套汽车传动系参数优化系统 ，
并 以哈 飞路 宝轿车为例 ，进行了传动系参数优 化设计 。优化 过程 是个比较复杂的 问题 ，很多 软件需要 自己根据 优化方法进行程序代码 、算 法的编写 ， 而 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ提供了强大的优化工具箱 ， 使得优化 问题简单化 。
评价 汽车 经济性 的 目 标 函数 ，其整个实验循环
整
枷 ０ （ ８
式 （ ８ ）中：为所有 过程燃油 消耗之和 ； 过程 的燃油 消耗之和 ；为所有等减速过程燃油 ． ［ 一 （ ， ，＋， ＋驯 ｗ （ ３ ） 消耗之和ｌ 为所有怠速停车过程燃油消耗之祀
双 目标 函数转换为单一 目标函数 ：
２ 发 动 机 数 学模 型 建 立
通 常 我 们 采 用 多 项 式 来 描 述 由 试 验 台 测
参数 是传动 系的总 传动比。 以五档变速器为例 ， 优化模 型的设计变量选为主减速器传动 比以及 各档传动 比，即： Ｘ （ ｉ ）， 其中ｉ ＝ ０ ， １ ， ２ ， ３ … ４ ５
究。 汽车传动系参数优化设计评价指标 的研究
汽车 传动系各部分数学模型 的研究 ；按 给定工
这 样 可 以求得 汽车原 地起 步连 续换 挡的 各档传动 比，所 以该模型 的约束条件主要就是 加速时间 ｔ ，并作为汽车动力性的 目标函数 。 ４ 建立汽车燃油经济性数学模型
我 国一般 采用 一定 运行 工况 下汽 车行 驶 百公里的燃油消耗量或者多工况循环行驶 百公
＋
Ｆ（ Ｘ） ＝ｃ ｏ ａ Ｆ（ Ｘ１ ） ＋ｃ ｏ ｆ（ ｘ２ ）（ ９ ）
式 （ ９ ）中：为动力性 加权 因子，为动力
性 目标分 函数 ； 为经济性 加权因子 ；为经济性 目标分 函数 ； 。本次设计选取 ＝ ＝ Ｏ ． ５ ５ ． １ ． ３约束条件的建立 在 本 文的数 学模 型 中，由于设 计变 量是
由国标规 定 的路面 条件 可知 ：道路 的坡 为所有等速过程燃油消耗之和 ；为所有等加速
度为 ０ ，即 ： 故：
根据国标规定 ， 我们 总假定 发动机达到最 为整个循环 的行驶路程。 【 关键词 】动办陛 经济｝ 生 汽车 传动系 优化 匹配
高转速时 ，换入下一档 ，直到达到最高车速 的 ８ ０ ， 所 以整个加速过程的时 间我们可表示 为．
１前 言
目前 国 内关于 汽车 发动机 与传 动 系优化 匹配 的研 究主要包括传动系参数优化模型 的研
＝
其中 ，，，，为汽车在各档的加速度。
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