[发明专利]面向能耗的纯电动汽车双电机动力系统参数优化匹配方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械传动领域，具体涉及纯电动汽车双电机动力系统参数优化匹配。

背景技术

为提高电动汽车行驶过程中的能量利用率，双电机动力系统方案逐渐发展起来，但是电池技术的不成熟制约着电动汽车的续驶里程。

一些学者对以降低电动汽车的能耗为目标优化动力总成系统中的某一部件参数展开研究。胡明辉等以整车动力性要求为约束、经济性为目标，结合标准工况对电动汽车电机与传动系统参数进行匹配；汪学明对机械驱动布置的纯电动汽车传动系统参数进行了匹配，并对传动系速比进行了优化；张抗抗等人提出了一种基于多目标优化的纯电动车动力系统的参数匹配方法，对传动比进行了优化分析，通过转鼓试验证实了参数匹配的有效性。朱曰莹等人提出了一种基于循环工况的电动汽车参数匹配设计方案，对蓄电池容量参数和传动比进行了优化匹配。

此外，为了提高电动汽车的动力性和经济性，一些学者针对动力总成中电机、电池和减速器参数的协同优化匹配进行了研究。Li等以能耗、成本和加速时间为目标对电机功率、电池组个数和传动比进行优化；Gao等以整车能耗为目标，动力性指标为约束对电机功率、电池组个数和传动比进行优化；吴雪以整车质量和百公里能耗为目标对电动汽车驱动系统的电机和减速器参数进行了优化；Gao等以动力性和经济性为目标对混合动力汽车的发动机、电机及电池参数进行了优化。

上述研究多是针对单电机动力系统的参数进行优化匹配，较少的针对双电机动力系统展开。而双电机动力系统由于存在不同工作模式下两个电机转矩和转速的分配问题，使得双电机动力系统的参数优化匹配更加复杂。ZHANG等人提出一种多种工作模式的双模动力驱动系统，并基于遗传算法对其参数进行匹配优化，结果表明该系统较单电机两档变速驱动系统以及双电机独立驱动系统具有更高的效率。Wang等人提出一种转速转矩耦合双驱动系统，以百公里加速时间和续驶里程为目标利用量子遗传算法对动力系统参数进行优化。王峰等人提出一种包括调速电机和行星减速机构的动力传动装置，对其电机和传动装置参数进行了匹配计算，并综合考虑电动汽车的动力性和经济性对传动比进行了优化。然而，上述研究在对双电机动力参数的优化中未能充分考虑不同工作模式下两个电机转速和转矩的分配问题，造成优化结果不精确。因此，充分考虑电机和传动系参数在不同工作模式下对电动汽车百公里加速时间和能耗的影响，并考虑动力性和经济性之间的矛盾以寻求最优的动力参数具有重要的研究意义。

发明内容

本发明的主要目的是在综合考虑电动汽车的动力性和经济性的基础上，求解双电机动力系统参数优化模型，得到最优的动力系统参数，提升纯电动汽车的动力性和续航能力。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，即一种面向能耗的纯电动汽车双电机动力系统参数优化匹配方法，包括以下步骤：

步骤1：基于NEDC工况等信息，对具有四种工作模式的双电机转矩转速耦合结构进行参数初步匹配，以满足电动汽车行驶过程中的动力性能指标。

步骤2：在综合考虑电动汽车动力性和经济性的基础上，考虑双电机转矩转速耦合机构在不同工作模式下的转矩、转速、功率分配，建立以百公里加速时间和比能耗为目标，电机功率、转速、传动比为优化变量，动力性为约束的双电机动力系统参数优化模型。

步骤3：利用交叉粒子群算法对双电机动力系统参数优化模型进行求解，得到优化匹配的双电机动力驱动系统参数。

优选地，步骤1中，所述对具有四种工作模式的双电机转矩转速耦合结构进行参数初步匹配过程为：

(1)电机参数匹配

双电机动力系统四种工作模式为：M₁单独工作，低速大扭矩工况；M₂单独工作，中速小扭矩工况；转矩耦合，中速大扭矩工况；转速耦合，高速工况。

电机峰值功率选择原则为：

P_max≥max(P_v，P_α，P_t)