纯电动汽车两档自动变速器传动比优化及换挡品质研究

【摘要】：近年来,由于环境问题日益严峻和油价的飞涨,越来越多的国家和整车厂开始关注纯电动汽车的发展。纯电动汽车作为新能源汽车的重要组成部分,是我国七大战略新兴产业之一。然而由于核心技术(电池技术)没有取得实质性突破,使得我国纯电动汽车产业发展缓慢。动力传动系统作为纯电动汽车的核心部分,对整车的动力性和经济性有着极大的影响。因此,合理的选择动力传动系统的部件,提高动力传动系统的效率,是提高电动汽车性能的重要手段之一。变速器作为动力传动系统的关键部件,对整车性能起着至关重要的作用。本文为了提高驱动电机的效率,结合纯电动汽车匹配项目,将采用固定速比的电动汽车改为两档传动比方案,利用粒子群优化算法对传动比参数进行优化,以此来提高电机的工作效率,从而提高整车的动力性及经济性。此外,本文通过MATLAB/SIMUlink软件和台架试验对所采用的两档变速器的换挡品质进行仿真和实验验证,通过仿真结果和台架试验所获得的换挡冲击度的曲线验证两档变速器换挡策略的准确性。本文进行了如下研究工作:(1)根据国家标准关于纯电动乘用车动力性及经济性要求,确定车辆的设计目标。依据车辆的设计目标,完成车辆动力传动系统的匹配工作。(2)利用CRUISE软件搭建了纯电动汽车整车动力性模型。详细介绍了CRUISE软件搭建整车模型的流程。(3)以主减速器的传动比及两档变速器的传动比作为设计的变量,以CYC_ECE工况的续驶里程和原地起步加速时间为目标函数,以整车的动力性为约束条件,建立多目标优化数学模型。利用粒子群优化算法进行优化,优化得到两档变速器及主减速器的速比。(4)对车辆所选择的两档自动变速器的换挡品质展开研究,将换挡冲击度作为换挡品质的评价指标。利用MATLAB/SIMUlink软件搭建了两档自动变速器的模型及汽车动力学模型,通过仿真及台架试验得到了两档变速器换挡冲击度的曲线,验证了两档自动变速器的换挡策略的正确性。(5)利用所搭建的CRUISE整车模型仿真验证粒子群优化算法对传动比优化前后整车性能的变化,仿真结果验证了采用两档自动变速器的车辆的动力性及经济性都得到了相应的提高,证明采用粒子群算法对电动汽车传动比优化的可行性。 【关键词】：纯电动汽车 变速器 粒子群算法 动力性 经济性 换挡冲击度
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-16
• 1.1 课题背景及研究意义12
• 1.2 纯电动汽车动力系统匹配与优化方法及变速器换挡品质研究现状12-15
• 1.2.1 纯电动汽车动力系统匹配方法的研究现状12-14
• 1.2.2 优化算法的研究现状14
• 1.2.3 纯电动汽车自动变速器换挡品质的研究现状14-15
• 1.3 课题研究的主要内容15-16
• 第二章 纯电动汽车动力传动系统参数匹配16-28
• 2.1 纯电动汽车设计目标及整车参数16-17
• 2.1.1 车辆的设计目标16-17
• 2.1.2 整车参数17
• 2.2 动力传动系统参数匹配17-25
• 2.2.1 电机的匹配18-22
• 2.2.2 动力电池的选型及参数设计22-24
• 2.2.3 变速器速比的设计24-25
• 2.3 匹配结果25-27
• 2.3.1 电机的选型及参数设计结果25
• 2.3.2 电池组的选型及相关参数设计结果25-26
• 2.3.3 变速器参数设计结果26
• 2.3.4 匹配结果26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 CRUISE软件搭建整车动力系统模型28-38
• 3.1 仿真软件CRUISE的介绍28-29
• 3.1.1 CRUISE的主要特点28
• 3.1.2 CRUISE的主要计算任务28
• 3.1.3 CRUISE的建模流程28-29
• 3.2 基于CRUISE的纯电动汽车动力系统建模29-30
• 3.2.1 选择部件模块29-30
• 3.2.2 信号连接30
• 3.3 参数设置30-36
• 3.3.1 整车模块30-32
• 3.3.2 电池模块32-33
• 3.3.3 电机模块33-34
• 3.3.4 主减速器模块34-35
• 3.3.5 制动器模块35-36
• 3.3.6 车轮模块36
• 3.4 CRUISE整车动力性模型36-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第四章 基于粒子群算法两档变速器传动比的优化38-48
• 4.1 多目标优化的基本概念38-39
• 4.2 多目标优化变量、优化数学模型的建立39-44
• 4.2.1 优化变量39
• 4.2.2 建立优化目标函数模型39-43
• 4.2.3 约束条件43-44
• 4.3 粒子群算法44-46
• 4.3.1 粒子群算法优化过程44-45
• 4.3.2 粒子群算法基本流程45-46
• 4.4 优化结果46-47
• 4.5 本章小结47-48
• 第五章 两档自动变速器换挡品质的仿真研究及台架试验验证48-62
• 5.1 两档自动变速器的结构简图48-49
• 5.2 两档自动变速器的换挡原理49
• 5.3 两档自动变速器的换挡分析49-53
• 5.3.1 换挡动力传动系统49-50
• 5.3.2 两档自动变速器的换挡过程50-53
• 5.4 两档自动变速器换挡品质评价53-54
• 5.4.1 换挡冲击度53
• 5.4.2 换挡时间53-54
• 5.4.3 滑摩功54
• 5.5 两档自动变速器换挡规律的类型54-56
• 5.6 基于MATLAB/SIMUlink的两档变速器仿真模型56-59
• 5.6.1 工况模块56-57
• 5.6.2 电机模块57
• 5.6.3 变速箱换挡执行机构模块57-58
• 5.6.4 汽车动力学模块58
• 5.6.5 换挡冲击度仿真结果分析58-59
• 5.7 台架实验59-61
• 5.8 本章小结61-62
• 第六章 整车仿真结果与试验验证62-68
• 6.1 优化前后整车的动力性、经济性仿真结果62-64
• 6.1.1 搭建采用两档自动变速器整车仿真模型62
• 6.1.2 传动比优化前后的整车性能仿真结果及电机效率曲线62-64
• 6.2 固定速比车辆车动力性与经济性测试64-65
• 6.3 仿真结果与实车测试结果分析65-67
• 6.3.1 优化前仿真结果与实车测试结果65-66
• 6.3.2 优化前后仿真结果对比66-67
• 6.4 本章小结67-68
• 第七章 全文总结与展望68-70
• 7.1 总结68-69
• 7.2 研究展望69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文74

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