[发明专利]一种考虑制造成本的纯电动轮式装载机动力总成的多目标优化方法

权利要求书

1.一种考虑制造成本的纯电动轮式装载机动力总成的多目标优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)获取纯电动轮式装载机的整车参数，分析纯电动轮式装载机动力总成的总成结构和动力传递情况，从而确定需要优化的纯电动轮式装载机部件。

2)根据纯电动轮式装载机的整车参数和需要优化的纯电动轮式装载机部件，构建动力总成多目标优化模型。

3)采用改进的多目标水母搜索算法对动力总成多目标优化模型进行迭代求解，获得最优动力总成设计参数解集。

2.根据权利要求1所述的一种考虑制造成本的纯电动轮式装载机动力总成的多目标优化方法，其特征在于，所述分析纯电动轮式装载机动力总成的总成结构包括：两档变速箱、电池、电机和驱动桥。

3.根据权利要求1或2任一项所述的一种考虑制造成本的纯电动轮式装载机动力总成的多目标优化方法，其特征在于，所述需要优化的纯电动轮式装载机部件包括主要优化部件和次要优化部件；

其中，主要优化部件为纯电动轮式装载机动力总成中的两档变速箱；

次要优化部件为纯电动轮式装载机动力总成中的电机、驱动桥和电池。

4.根据权利要求1所述的一种考虑制造成本的纯电动轮式装载机动力总成的多目标优化方法，其特征在于，所述动力总成多目标优化模型的目标函数包括动力总成制造成本C的目标函数、特定客户需求工况电能消耗W的目标函数和最高车速的加速时间T的目标函数；

所述动力总成制造成本C的目标函数如下所示：

C＝C_motor+C_bridge+C_box+C_battery            (1)

式中，C_motor为电机成本；C_bridge为驱动桥成本；C_box为变速箱成本；C_battery为电池成本；

所述变速箱成本C_box如下所示：

式中，m_e为模数，b_e为变速箱的齿轮齿宽，e＝1，2…n/2，Z_f为变速箱的齿轮齿数，f＝1，2…n，n表示电机或驱动桥型号；c为变速箱制造成本中的拟合系数；

所述电池成本C_battery如下所示：

C_battery＝(a+b×R_P/E)×W_battery            (3)

式中，ɑ、b为拟合系数；R_P/E为电池功率能量比；W_battery为满足工作需求的电池容量；

所述特定客户需求工况电能消耗W的目标函数如下所示：

式中，c_i为第i个物料下的客户需求百分比；F_ij为第i个物料下第j时刻的装载机所需牵引力；T_i为第i个物料下的铲装工况总时间；v_ij为第i个物料下第j时刻所需的速度；η_{m_ij}为第i个物料下第j时刻下的驱动电机效率；A为特定客户需求工况电能消耗的物料总数；B为特定客户需求工况电能消耗的时间总数；η_t为传动总效率；t为时刻；

所述最高车速的加速时间T的目标函数如下所示：

式中，m为整车质量；P_nmax、T_nmax为型号n的电机峰值功率、峰值转矩；i_ng为型号n的驱动桥速比；f为道路摩擦系数；C_D为空气阻力系数；A1为迎风面积；δ₁为旋转质量换算系数；V_H1为在1档状态下电机达到额定转速时整车的速度；V_max为整车的最大速度；v为整车的速度，r为车轮滚动半径，i₁为1档传动比；g为重力加速度。