新能源汽車傳動系統參數優(yōu)化

新能源汽車傳動系統參數優(yōu)化王偲贛上海大學摘要：針對目新能源汽車在市場用使用越來越多，結合作者近10年的新能源汽車行業(yè)經驗,通過進行分析，發(fā)現新能源汽車續(xù)航里程是個短板。本文基于GT-drive軟件對新能源汽車整車系統模型進行建模，用Abaqus與GT-drive聯合仿真建立模型并進行優(yōu)化計算對新能源汽車傳動系統參數進行優(yōu)化，從而提升新能源汽車續(xù)航里程。關鍵詞：新能源汽車;GT-drive;聯合仿真；參數優(yōu)化20世紀末期,隨著全球石油資源日趨枯竭，大氣環(huán)境污染日益嚴重，以及溫室效應凸顯的態(tài)勢,對人類社會與經濟的可持續(xù)發(fā)展帶來了不容忽視的影響［l］.。但是新能汽車的續(xù)駛里程是制約電動汽車發(fā)展的重要因素，其中傳系統參數的匹配與優(yōu)化成為了開發(fā)高指標電動汽車，提升新能源汽車的主要研究課題。1.2.新能源汽車傳動參數匹配與設計新能源電動汽車動力總成與傳統汽車有所區(qū)別，電機系統替換發(fā)動機系統作為動力來源［2］，因此對新能源汽車匹配的參數主要有：驅動電機的性能參數，傳動系的參數，動力電池的參數。為了設計出符合性能要求的新能源汽車，必須通過整車性能要求對汽車的動力系統進行匹配計算［3］。新能源車整車整備質量為1060Kg，滿載質量為1360Kg，迎風面積為2.04m2空氣阻力系數0.34，滾動阻力系數0.017，傳動系效率0.9，輪胎半徑0.275m，軸距2.33m，質心距前軸距離1.03m，質心距后軸距離1.3m，前后輪距1.36/1.356m，常規(guī)車速30Km/h；從動力性能角度看，最高車速120Km，0-50Km加速時間7s，最大爬坡度C30為13Km/h，從經濟型角度看，能量消耗率13Kwh/lOOKm，市區(qū)工況續(xù)航里程2100Km，2基于GT-drive軟件建立整車仿真模型上一章我們確定了新能源汽車整車參數及性能指標，運用基礎平臺GT-drive軟件的一般步驟，對新能汽車中的動力傳動系統和動力電池以及驅動電機進行建模。GT-DRIVE是美國GAMMATechnical公司開發(fā)的汽車仿真分析軟件，軟件綜合了一些研究行駛性能、油耗及排放性能優(yōu)秀軟件的特點，評價車輛在各種行駛工況下的加速性能，最大車速，摩擦阻力系數，爬坡能力等等。利用軟件的各種模塊，可以建立各種形式的汽車模型，并能進行快速的模擬計算［4］?；贕T-DRIVE軟件建立車輛模型運行仿真的一般流程可用圖表示：啟動項目在建模窗口中建立模型輸入NDF文件建立連接建立計算任務運行計算圖2-lGT-DRIVE計算一般流程GT-DRIVE軟件可以建立多種計算任務，包括：汽車循環(huán)行駛工況、爬坡性能穩(wěn)定性分析、穩(wěn)態(tài)行駛性能分析、加速能力計算、最大牽引力計算、道路行駛工況計算、制動性能分析?？梢杂嬎闼⒛Ｐ偷娜加徒洕?，加速能力、爬坡能力、最高車速等動力性能等。在GT-DRIVE模型窗口建立模型的一般步驟分為：從模型庫中拖拽出搭建車輛模型的基本模塊，依據設計要求布置車輛結構。根據軟件連接原則，首先進行機械連接、電器連接，然后是信號連接，并在相應的模塊中輸入相關數據。根據仿真要求建立計算任務，在相應的后處理校塊中進行查詢。3新能源汽車動力系統參數仿真優(yōu)化本文基于GT-drive建立整車仿真模型，利用Abaqus提供的強大的用戶界面，建立整車聯合仿真模型示意圖如下。計算模塊約束模塊Abaqus模型數據圖3-1聯合仿真模型Abaqus建立模型經過過程集成，參數化描述，運行結果的自動評價和運行過程的自動化等輸出最優(yōu)解。過程集成，Abaqus是一個開放的集成平臺，通過Abaqus的集成界面，可以方便的將幾乎所有的商業(yè)軟件集成在一起；參數化可以表征設計變量（設計中可以改變輸入參數），約束（設置有約束范圍的輸出參數），目標變量（表征優(yōu)化目標的輸出參數），在整個優(yōu)化過程中，每一個設計方案都是用參數來表征的；評價和運行自動化，產品設計中的瓶頸之一就是選擇設計可選方案并作出相應調整，以執(zhí)行這些可選方案的反復過程。Abaqus作為一個智能系統，通過軟件內部的搜索算法與規(guī)則工具可以自動的找到最優(yōu)設計點，并實現搜索過程的自動化，同時過程中的變量還可以進行監(jiān)控，以便對定義的計劃進行修改。具體運行原理圖如下3-2：Abaqus參數化模型參數化輸入流程驅動自動化多學科、多目標優(yōu)化算法<K>參數化輸出最佳設計圖3-2Abaqus運行原理通過優(yōu)化優(yōu)化前后整車的性能對比如下表3-3所示。L切速(kmli)fl-StDau'Ji-'n-?-(JOtan-Ti)就量消耗率(kwWOOkra)域g狀化前2.53.71204.9921.35%12.1優(yōu)化后2.3LI15MO.55.9215.必11.0P詰果比酸-258^i8.34*4(1)從仿真結果看，雖然加速性能，最大爬坡度有所下降，但最高車速比優(yōu)化前有所提高，并且優(yōu)化后的動力性指標滿足設計要求。(2)另一方面，優(yōu)化后電機效率比優(yōu)化前明顯提高，因此降低了能量消耗率，在喪失一定動力性的前提下，提高了經濟性，使此型純電動汽車經濟性方面滿足了設計要求。提升了新能源汽車的整體性能和續(xù)航里程。4結束語我國新能源汽車產業(yè)技術水平顯著提升、產業(yè)體系日趨完善、企業(yè)競爭力大幅增強，產銷量、保有量連續(xù)四年居世界首位，電動化躋身世界前列，網聯化、智能化發(fā)展勢頭強勁，共享化應用市場孕育興起，產業(yè)進入疊加交匯、融合發(fā)展新階段。與此同時，我國新能源汽車也面臨市場競爭日益加劇、發(fā)展動力亟待轉換、核心技術供給不足、產業(yè)生態(tài)尚不健全等新形勢、新問題。必須搶抓戰(zhàn)略機遇，鞏固良好勢頭，充分發(fā)揮基礎設施、信息通信等領域優(yōu)勢，不斷提升產業(yè)核心競爭力，推動新能源汽車產業(yè)高質量可持續(xù)發(fā)展。參考文獻:[1]王加雪.雙電機混合動力系統參數匹配與協調控制研究[D].吉林大學，2011.1-7.倪光正，倪培宏