电动汽车传动系统的匹配及优化

德州学院汽车工程学院 王萌萌 于士军

电动汽车传动系统的匹配及优化

德州学院汽车工程学院 王萌萌 于士军

电动汽车的电机传动系统是电动汽车正常运行的动力保障，其参数与匹配质量会对电动汽车的整体性能带来极大的影响。以电动汽车的动力性能为切入点，对传动系统参数选择方式以及匹配方法进行了深入分析，并以此为基础，进行了优化探析。

电动汽车；传动系统；电机；动力电池

1 引言

电动汽车和普通汽车不同之处是电动汽车是由车载电源提供行驶的动力，用电机来驱动车轮运动，而普通汽车是通过点火装置来提供动力。电动汽车的工作原理是由蓄电池提供恒定的电流输出，然后通过电力调节器转换成可驱动电动机的电流和电压，从而驱动整个动力传动系统的正常运行。由此可见，电动汽车传动系统的有效性是汽车正常运行的动力保障，其参数与匹配质量是决定汽车整体性能的关键因素。

2 电动汽车传动系统的匹配

2.1 电机参数匹配

ηt表示电动汽车的机械传动效率；

表1 电动汽车的整车参数及性能要求

2.2 动力电池参数匹配

其中，κ表示最大放电倍率；

Cb表示单体电池电容；Ub表示单体电池电压；

ηmc表示电动机及其控制器效率

其中，QNEDC表示车辆在NEDC工况下的百里油耗量；

SNEDC表示车辆在NEDC工况下的续驶里程；

则所需要的单体数N=max Np,N﹛ ﹜s。

2.3 传动系统传动比的选择

传动比是汽车机构中两转动构件角速度的比值，电动汽车传动比的选择依赖其动力性能的要求，需满足：

其中，Umax表示电动汽车的最高车速；ηmax表示电动汽车电动机的最高转速；Fumax表示电动机最高车速时对应的行驶阻力；Tumax表示电动汽车电动机最高转速对应的输出扭矩；Tmax表示电动机最大输出扭矩；Fimax表示电动汽车最大爬坡度对应的行驶阻力。

2.4 电动汽车传动系统的匹配结果

表2 电动汽车匹配参数

Pi表示电动汽车在各个状态下消耗的功率；

i表示电动汽车的整体传动效率；

Li表示各个状态下的行驶距离；

λ1,λ2表示加权系数。

2.5 建立约束条件

约束条件包括电动汽车的传动比分配、续驶里程及动力性能。其中动力性能的约束包括加速性能、爬坡性能以及最大行驶车速三个方面。通常，汽车的加速性能和爬坡性能满足要求，其最大行驶车速也会满足要求。因此，只需约束汽车的爬坡性能、加速时间即可。对动力性能的约束如下:

其中，Ff表示电动汽车的滚动阻力；

Ft表示电动汽车的驱动力；

Fω表示空气阻力；

δ表示汽车旋转质量换算系数。续驶里程的约束主要包含汽车等速行驶时的续驶里程约束和工况行驶时的续驶里程约束，对续驶里程的约束如下:

其中，W表示电池的总能量；

s表示每工况行驶距离。

以Ⅲ档变速器为传动比分配约束条件，由于各档传动比与

对传动比的约束如下:

所以遗传算法优化传动系统速比的适应度函数为:

其中，σ为罚因子，值域为（0，+∞）。

3 电动汽车的优化结果

表3 电动汽车传动系统优化结果

4 结束语

随着我国石油资源的日益匮乏，电动汽车势必会成为未来的主要代步工具之一，但是对电动汽车的研究还处于起步阶段，通过对其传动系统的匹配及优化设计的结果表明，优化后的电动汽车更好地满足了设计要求，即满足了动力性能和续驶里程的要求，使车辆的综合性能指标得到了显著提升。