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纯电动汽车传动系统的参数匹配及优化研究

纯电动汽车传动系统的参数匹配及优化研究

作者：刘博长春工业大学

学位级别：硕士

纯电动车作为新能源汽车的代表,是目前实现节能与环保的重要突破口。然而在电池技术未解决之前,充电和续航里程的问题始终制约着电动车的发展。因此,如何通过合理的匹配传动系统参数,来尽可能提高电动车的动力性能和续航里程,就成为了... 详细信息

纯电动车作为新能源汽车的代表,是目前实现节能与环保的重要突破口。然而在电池技术未解决之前,充电和续航里程的问题始终制约着电动车的发展。因此,如何通过合理的匹配传动系统参数,来尽可能提高电动车的动力性能和续航里程,就成为了全球各国专家学者的主要研究目标。本文从电动车动力系统的初步参数匹配、速比优化和换挡规律优化三个方面对电动车的动力传递系统的匹配优化展开研究。首先,本文利用动力学数学建模对电动车的传动系统参数进行了初步匹配。其次,通过搭建Cruise电动车整车仿真模型,最后,使用自适应模拟退火算法(ASA)对电动车模型的速比和换挡规律进行了优化研究。本文研究的具体内容如下:(1)根据电动车的基本参数和设计要求,并考虑电机的工作特性,利用车辆动力学方程,对电池、驱动电机以及传动系的各项主要性能参数进行了初步的匹配设计研究。(2)使用Cruise软件搭建电动车整车仿真模型,并利用搭建好的整车模型制定相关的仿真计算任务,对仿真输出的计算结果进行分析。最后将得到的仿真数据结果与设计要求相对比,验证了所搭建的电动车整车模型的精确性。(3)使用自适应模拟退火算法(ASA)优化传动系参数。选择变速器各挡传动比为优化变量,以电动车在NEDC工况下的耗电量作为整车经济性的评价指标,以整车最大爬坡度、百公里加速时间以及最高车速作为整车动力性的评价指标,建立整车传动系参数的数学优化模型,并利用Isight中的ASA算法优化了传动系速比。(4)基于得到的传动系最佳传动比,以加速踏板开度和换挡车速为优化变量,利用优化算法对变速器换挡规律进行了优化,分别得到了经济性、动力性和综合性换挡规律曲线,并对不同的换挡规律曲线进行了对比分析。本文的研究表明,使用自适应模拟退火优化传动比的方法是合理有效的。同时,在得到最优传动比的基础上,又优化了换挡规律,进一步提高了整车的经济性和动力性。

关键词：传动系优化建模仿真模拟退火算法速比优化换挡规律

基于运行工况的纯电动城市客车动力系统参数匹配优化研究

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基于运行工况的纯电动城市客车动力系统参数匹配优化研究

作者：苟琦智长安大学

学位级别：硕士

汽车的实际行驶工况在整车研发和测试中起到至关重要的作用,符合车辆实际道路运行状态的行驶工况,是优化汽车动力系统参数和控制策略制定的重要前提。由于汽车行驶工况的地域性差异,需要构建城市工况、区域工况、线路工况,从而为不同城... 详细信息

汽车的实际行驶工况在整车研发和测试中起到至关重要的作用,符合车辆实际道路运行状态的行驶工况,是优化汽车动力系统参数和控制策略制定的重要前提。由于汽车行驶工况的地域性差异,需要构建城市工况、区域工况、线路工况,从而为不同城市、不同区域、不同线路车辆的动力系统参数匹配、经济性分析、整车控制策略优化等提供有效的理论支撑。随着新能源汽车迅猛发展,纯电动客车得到广泛应用。城市公交运行状态受到线路、气候和道路交通流量等因素影响,开发出城市客车行驶工况对实现城市客车的“一城一标”和提高城市公交客车的动力性和燃油经济性具有重要的实际意义。因此,基于实际运行工况的纯电动城市客车动力系统参数匹配优化成为研究热点。论文将从以下三个方面进行研究:一是完成西安城市客车线路筛选和数据采集,对预处理后数据进行短行程划分。采用聚类分析法构建西安城市客车瞬态行驶工况。基于瞬态工况和样本数据,运用瞬态转模态和多目标优化方法分别开发出西安城市客车模态工况。完成工况验证和模态工况构建方法对比研究。二是基于已开发瞬态工况和模态工况,对两种结构形式纯电动客车动力系统进行参数匹配。通过分析实际道路需求功率和样车参数,完成电机和电池选型,合理匹配出电机、电池和传动系参数。以传动系参数为优化变量,整车经济性为优化目标建立数学模型,运用模拟退火粒子群优化算法对两种结构形式传动系速比进行优化计算。三是依据匹配优化参数和行驶工况,运用CRUISE软件建立两种结构形式整车仿真模型,设计动力性和经济性计算任务进行仿真分析。通过优化前和优化后性能指标对比完成优化匹配方案合理性验证。通过优化后两种结构形式性能指标对比分析,研究特定工况下车辆结构形式对车辆性能影响。

关键词：行驶工况纯电动客车参数匹配传动系优化仿真验证

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固井水泥车固井作业动力传动系统优化

固井水泥车固井作业动力传动系统优化

作者：仵晓强吉林大学

学位级别：硕士

固井水泥车属于油田特种作业车辆,是油田固井作业中必不可少的装备。固井质量的好坏关系到石油开采的效率和安全性,对油井产量、寿命及勘探开发具有很大的影响。固井作业动力传动系统是固井水泥车的主要组成部分之一,主要由柴油发动机... 详细信息

固井水泥车属于油田特种作业车辆,是油田固井作业中必不可少的装备。固井质量的好坏关系到石油开采的效率和安全性,对油井产量、寿命及勘探开发具有很大的影响。固井作业动力传动系统是固井水泥车的主要组成部分之一,主要由柴油发动机、离合器、万向轴、液力机械变速器、齿式联轴器及三缸柱塞泵等组成。为了提高固井水泥车的固井作业范围,其固井作业传动系的变速箱采用液力机械变速器。液力机械变速器可以通过变换不同档位来实现各种固井作业工况对压力、流量的要求。同时由于液力变矩器的存在,可以实现一定范围的输出转矩和转速的自动变换,从而自动适应固井作业时对压力、流量的要求。固井作业动力传动系统对实现各种固井作业要求有着非常重要的影响。然而动力传动系统性能的好坏,不仅仅由组成其各个部件的性能来决定,还要考虑各个部件之间的匹配是否合理。主要指柴油发动机与液力变矩器的匹配和二者组成的新动力装置与传动系参数的匹配。当柴油发动机与液力变矩器匹配合理时,柴油发动机通常工作在其理想工作区附近,不仅可以减少磨损功率,延长使用寿命,还能减少燃油消耗量,减少整车的排放。当新的动力装置与传动系参数匹配合理时,固井水泥车具有良好的固井作业动力性和燃油经济性。因此,对组成固井作业动力传动系统各个部件的性能分析及其之间的匹配和参数进行优化,具有非常重要的现实意义。本文主要研究工作如下： (1)对固井水泥车固井作业动力传动系统的组成及其性能进行分析,并对柴油发动机与液力变矩器的共同工作特性进行匹配分析与计算。建立以变矩器循环圆有效直径为设计变量,共同工作输出功率最大为目标函数的优化数学模型,对变矩器循环圆有效直径进行优化,来达到柴油发动机与液力变矩器合理匹配的目的。 (2)在分析固井水泥车用卧式三缸单作用柱塞泵结构特点及特性的基础上,进行固井作业动力传动系统联合输出压力和流量的计算。根据柱塞泵的强度要求及固井工艺要求对固井作业的动力性和燃油经济性进行分析。 (3)在固井水泥车固井作业联合输出特性计算和分析的基础上,建立以传动系传动比为设计变量,共同工作输出功率利用率最大为目标函数的优化数学模型,同时对所建立数学模型的约束条件做模糊处理,运用模糊优化算法对传动系参数进行优化。并对优化前后固井作业性能进行对比分析。综上所述,对CAT3406六缸涡轮增压柴油发动机与ALLISON TC-496型液力变矩器的匹配和传动系的传动比进行了优化。通过建立匹配优化数学模型,得到了当柴油发动机与液力变矩器匹配位置合理时液力变矩器循环圆有效直径的最优值D=0.380m。通过建立传动系模糊优化数学模型,得到了优化后变速箱各个档位的传动比为：ig1=7.173、ig2=2.871、ig3=1.818、ig4=1.242,ig5=0.93;减速器传动比为：i0=0.22;共同工作输出功率利用率增大了8.79%;固井作业动力传动系统最高输出压力为：68.79MPa,降低了11.56%;最大输出流量为1564.5L/min,提高了2.27%;最大调速范围系数为7.78,扩大了2.95%。这说明优化后的固井水泥车固井作业动力传动系统性能更好,达到了预期优化设计的目标。

关键词：固井水泥车固井作业匹配优化传动系优化

中型越野汽车发动机与液力变矩器的合理匹配与优化

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中型越野汽车发动机与液力变矩器的合理匹配与优化

作者：毛熹武汉理工大学

学位级别：硕士

本文针对中型越野汽车的发动机和液力变矩器的共同工作特性进行研究。首先建立车辆传动系统的数学模型,包括发动机模型,液力变矩器模型以及共同工作匹配模型,通过分析发动机和液力变矩器共同工作性能的特点,提出了确定发动机与液力变矩... 详细信息

本文针对中型越野汽车的发动机和液力变矩器的共同工作特性进行研究。首先建立车辆传动系统的数学模型,包括发动机模型,液力变矩器模型以及共同工作匹配模型,通过分析发动机和液力变矩器共同工作性能的特点,提出了确定发动机与液力变矩器共同工作的方法及输出特性的确定方法。然后计算出发动机万有特性曲线和液力变矩器原始特性曲线,从而得出发动机和变矩器共同工作的输入特性和输出特性,同时根据液力传动系匹配的原则,确定他们的稳定共同工作点。最理想的匹配就是希望共同工作所利用的发动机工作区段应能满足车辆的工作需要,同时还要兼顾充分利用发动机的最大有效功率、保证发动机的燃料消耗量最低以及在车辆起步时获得最大的输出转矩。依据液力传动系最佳匹配的评价指标及液力变矩器特性参数,优化了匹配方案,为整个传动系的优化打下了基础。由于越野汽车载荷变化大,所行驶的道路环境状况又极其复杂,常常通过沼泽、沙漠等恶劣地带,一般的手动变速很难适应这种复杂的变化。因此,为了提高汽车的机动性、灵活性和操作方便性,减轻传动系载荷和换挡冲击,可以把液力自动变速器应用到越野汽车上,而且现在已经有很多汽车厂商已经实现了这一技术,只是在与发动机的匹配技术上还存在一定的差异。最后介绍了优化设计理论,并在多种优化设计方法中选用了复合形法来解决汽车动力装置的最优化设计问题,以整车动力性为目标函数,选择百公里油耗量作为约束条件进行优化。本文主要是把中型越野车发动机和液力变矩器当成一个系统,重点研究发动机和液力变矩器的合理匹配的方法,得出最佳的共同稳定的工作点;采用计算机仿真技术对车辆的动力性和燃油经济性进行分析;根据预定的性能指标和技术要求得出最佳的设计参数。

关键词：中型越野车液力变矩器匹配分析传动系优化

基于行驶工况的纯电动城市客车动力系统参数匹配优化

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西华大学学报（自然科学版） 2021年第2期40卷 47-55,62页

作者：苟琦智李耀华杨阳朱辉许冀阳陕西工业职业技术学院汽车工程学院陕西咸阳712000 长安大学汽车学院陕西西安710064

利用GPS设备对西安城市公交典型线路的行驶工况数据进行实时采集,用聚类分析法和多目标优化法构建出瞬态工况和模态工况。基于已构建工况,通过分析实际道路需求功率和样车参数,完成电机和电池选型,并合理匹配出电机、电池和传动系参数... 详细信息

利用GPS设备对西安城市公交典型线路的行驶工况数据进行实时采集,用聚类分析法和多目标优化法构建出瞬态工况和模态工况。基于已构建工况,通过分析实际道路需求功率和样车参数,完成电机和电池选型,并合理匹配出电机、电池和传动系参数。以传动系参数为优化变量,整车经济性为优化目标建立数学模型,运用模拟退火粒子群优化算法对传动系速比进行优化计算。运用CRUISE软件建立整车仿真模型,设计动力性和经济性计算任务进行仿真分析。仿真结果表明优化前后车辆动力性均满足设计要求,优化后循环工况下续驶里程增加了1.71 km。

关键词：纯电动客车行驶工况动力系统参数匹配传动系优化