兩擋變速器純電動(dòng)汽車動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性雙目標(biāo)的傳動(dòng)比優(yōu)化分析

王旭君 劉鶴

摘 要：純電動(dòng)汽車工作原理是將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)汽車的行駛，提高電能的轉(zhuǎn)化利用率，將直接影響整車的動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性。通過分析驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率扭矩特性，以及整車運(yùn)行工況，選擇合適的兩擋速比，高速比滿足低速行駛的需求，低速比滿足高速行駛的需求，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)在低速及高速工況下都能夠保持在高效率區(qū)間運(yùn)行，提高能源利用率，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性雙目標(biāo)的優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車;兩擋變速器;動(dòng)力性;經(jīng)濟(jì)性;優(yōu)化

1 兩擋變速器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

一擋采用高速比，主要滿足汽車低速行駛以及爬坡功能的要求，使電機(jī)在低速高效區(qū)間運(yùn)行;二擋采用低速比，滿足汽車高速行駛的經(jīng)濟(jì)性要求，同樣使電機(jī)保持在高效率區(qū)間，減少高速行駛時(shí)的能量消耗，從而提升純電動(dòng)汽車的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性，這是兩擋變速器選擇不同速比的基本要求。

2 動(dòng)力系統(tǒng)的匹配

2.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型

驅(qū)動(dòng)電機(jī)具有高功率密度、高轉(zhuǎn)矩密度和高可靠性的技術(shù)特點(diǎn)，作為動(dòng)力輸出源，其性能直接決定了整車的性能。電機(jī)參數(shù)見章節(jié)5。

2.2 傳動(dòng)比選型

根據(jù)市場資源及車型參數(shù)分析計(jì)算，單級變速器速比為6.37。兩擋變速器速比分別為一擋10：1，二擋為6：1。

3 兩擋變速器對整車性能影響理論分析

3.1 動(dòng)力性計(jì)算

（1）最高車速與變速器速比呈負(fù)相關(guān)，傳動(dòng)速比越小，整車最高車速越大。同樣，若要達(dá)到給定的最高車速時(shí)，速比越小，對驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速要求越小。

（2）最大爬坡度的爬坡性能與變速器傳動(dòng)比呈正相關(guān)，即傳動(dòng)比越大，爬坡性能越好;在同樣爬坡度要求情況下，采用高速比對驅(qū)動(dòng)電機(jī)的峰值扭矩要求較小。

（3）加速性能計(jì)算。1）計(jì)算第檔的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。如果已知經(jīng)驗(yàn)值，，則按式（1）計(jì)算：

2）計(jì)算第i檔加速度：

3）加速時(shí)間：

—指定的加速末速度;—指定的加速初速度。加速度與傳動(dòng)比呈負(fù)相關(guān)，傳動(dòng)比越小，加速度越大，加速時(shí)間越小。

3.2 經(jīng)濟(jì)性計(jì)算

（1）等速法電耗計(jì)算，計(jì)算能量消耗率Ek。根據(jù)電機(jī)特性，求出對應(yīng)于下面計(jì)算結(jié)果、的能量消耗率Ek。

（2）循環(huán)工況百公里電量消耗量。1）勻速工況的計(jì)算：

為車輪滾動(dòng)半徑，根據(jù)電機(jī)特性參數(shù)，獲得電量消耗量;

2）加速工況的計(jì)算。通過微分算法，將加速初速度和末速度中均勻分成若干段，每段記為，計(jì)算各下單位時(shí)間內(nèi)的能耗：

3）減速工況計(jì)算。減速工況驅(qū)動(dòng)電機(jī)不工作，電量消耗約為：

4）各工況之總能耗記為：

總的行駛路程為，循環(huán)工況百公里電耗：

4 經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)對比分析

整車基本參數(shù)如表1，試驗(yàn)結(jié)果如表2。

5 結(jié)語

純電動(dòng)汽車搭載兩擋變速器可以降低整車性能對于驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值功率以及峰值扭矩、最高轉(zhuǎn)速的需求，從而減小動(dòng)力總成的空間尺寸，改善整車動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性，但目前兩擋變速器資源少、成熟度較低、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、成本較高，因此目前車型應(yīng)用極少，但隨著市場細(xì)分需求以及技術(shù)的成熟，量產(chǎn)后成本得到進(jìn)一步降低，將會(huì)迎來更大規(guī)模的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉振軍，崔榮賓，趙江靈等.純電動(dòng)汽車兩擋變速器的研究與設(shè)計(jì)[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2014，02（15）：7-10.15.