基于动态规划的两挡电动车速比优化设计

【摘要】能源危机和环境污染，使汽车业正面临严峻的考验。相比内燃机汽车和混合动力汽车，电动车具有零排放、能量利用率高、噪声低、能量来源广等优势，使其成为解决能源危机和环境污染一个有吸引力和前景的方案。为了降低对电机和电池的要求并使汽车获得更好的动力性和经济性，电动车传动系统有向多挡化发展的趋势。但为了降低成本，提高机械效率，一般采用2挡或3挡变速器。本文针对新型2挡I-AMT电动车动力传动系统，对其结构和变速原理进行分析，然后以整车经济性最优为目标，在动力性约束下运用动态规划理论对汽车变速器进行优化设计，通过搭建电动车AMESim仿真模型，制定了各个速比对应的换挡规律并通过对比能耗值得出了最优速比组合。最后，对优化得到的2挡I-AMT速比组合与初始固定挡速比在动力性和经济性方面进行了仿真比较分析。其主要研究内容如下：（1）概述了电动车发展历程，分析了发展电动车必要性并通过AMT与AT、CVT以及DVT的对比分析，总结得出电动车使用AMT的优势，然后重点分析了电动车变速器多挡化及速比优化的必要性，明确了本文研究目的。（2）通过分析新型2挡I-AMT传动系结构和变速原理，得出新型传动系能使车辆具有良好的加速性能和爬坡性能，并能实现无动力中断换挡。然后分析了电机、电池工作特性以及挡位数和传动系速比对整车动力性和经济性影响。（3）对2挡I-AMT电动车，当车辆以及电机和电池基本参数确定后，在动力性约束下分析了速比取值范围，并运用动态规划理论对初始速比组合{3.4，1.7}详细分析了其分别在NEDC、UDDS和1015三个循环工况下使电动车经济性达到最优的各量最优控制解。（4）通过给定的整车参数，用AMESim软件搭建了两挡电动车仿真模型。然后，对初始速比组合{3.4，1.7}，将第三章通过动态规划理论优化得到的分别在NEDC、UDDS和1015三个循环工况下的传动比最优控制序列导入整车仿真模型中的变速器模块，并通过仿真分析制定了同时满足以上三个循环工况的最优经济性换挡规律。（5）基于2挡I-AMT电动车仿真模型，对满足动力性条件的不同速比组合，均通过AMESim仿真制定出各速比对应的最优经济性换挡规律，重复优化计算过程，并对比能耗值得到最优挡位速比。然后在动力性和经济性方面对优化后的2挡I-AMT速比{2.7，1.3}与固定挡速比{2.0}进行比较分析，得出2挡I-AMT在加速时间、最高车速以及经济性方面均有很大的提高。
【作者】向羽；
【导师】高炳钊；
【作者基本信息】吉林大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】电动汽车；2挡变速器；优化设计；动态规划；

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