[發明專利]一種汽車變速器傳動比優化方法及裝置

有效

• 申請號: 201610220039.3
• 申請日: 2016-04-11
• 公開（公告）號: CN105782428B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 宋豐源;劉心文;吳貴新
• 申請（專利權）人: 福建省汽車工業集團云度新能源汽車股份有限公司
• 主分類號: F16H61/04
• 分類號: F16H61/04
• 代理公司: 福州市景弘專利代理事務所(普通合伙)35219
• 代理人: 黃以琳,林祥翔

技術領域

本發明涉及汽車技術領域，特別是涉及一種汽車變速器傳動比優化方法及裝置。

背景技術

汽車的動力由發動機產生，并由變速器輸出至驅動橋中的主減速器，再由主減速器輸出驅動車輪。汽車動力的發動機和傳動系統與汽車使用工況匹配的好壞，直接關系到汽車的動力性能的發揮和燃料經濟性的好壞。要想得到較合理的動力性和經濟性，主要是依靠發動機與傳動系統的合理匹配。在傳統的汽車設計中，一般是根據已知條件，對傳動系統參數進行選擇，需要工程師通過動力計算和大量的試驗工作確定傳動參數。

由于仿真工具的限制，工程師僅能依據已有的發動機、變速器資源進行多方案匹配和選型工作，完成被動開發，無法找到獲得最佳動力性和經濟性的變速器速比。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種汽車變速器傳動比優化方法，用于解決現有汽車設計過程中，只能根據現有發動機和變速器資源被動的進行選型和測試匹配，不僅工作量大，且無法得到動力性與經濟性兼顧的問題。

本發明是這樣實現的：

一種汽車變速器傳動比優化方法，包括：

確定優化參數，將變速器各檔位速比和主減速器速比設定為待優化參數；

根據汽車傳動參數的優化目的建立目標函數；

建立約束條件，約束條件包括發動機的峰值輸出功率和峰會輸出扭矩，變速器檔位個數，汽車動力性能參數范圍以及燃油消耗參數范圍；

根據發動機的動力參數、汽車的車身重量、汽車輪胎參數和所述目標函數建立數學優化模型，并采用在約束條件下多變量函數的尋優方法對模型求解，得到變速器和主減速器的優化速比；

將所述變速器和主減速器的優化速比輸入動力性與經濟性仿真匹配模型進行計算，判斷是否滿足動力性和經濟性要求，若是，則結束，若否，則修改約束條件或優化模型再次對模型求解，并進行動力性與經濟性仿真匹配模型仿真，直至滿足動力性和經濟性要求。

進一步的，所述汽車傳動參數的優化目的包括最佳燃油經濟性、最佳動力性或同時獲得較佳的燃油經濟性和動力性。

進一步的，在建立約束條件時，先根據公式D_0MAX＝((M_emax·X·η/R)-C_D·A·V_a²/21.15)/G，確定變速器直接檔最大動力因數，其中，V_a＝0.377·R·n_e/X，M_emax為發動機最大轉矩(N·m)，V_a為最高檔時發動機最大轉矩時的汽車車速，X為變速器最高檔總傳動比，η為動力傳動系統傳動效率，R為車輪滾動半徑，C_D為風阻系數，A為迎風面積，n_e發動機轉速；

再根據公式X(1)≥G·(f·cosx_max+sinx_max)·R/(M_emax·η)，確定變速器最大傳動比X(1)，其中，X(1)為變速器1檔總傳動比，G為整車滿載質量，f為輪胎滾動阻力系數，x_max為最大爬坡度角；

然后再根據公式：

確定變速器各中間檔傳動比，其中，n表示變速器總檔位數，m表示變速器的第幾檔。

進一步的，變速器各中間檔位的傳動比的比值小于或等于1.7～1.8。

進一步的，所述約束條件下多變量函數的尋優方法包括等式約束條件下的消元法、拉格朗日乘子法、懲罰函數法、復合形法等。

為解決上述技術問題，本發明提供的另一技術方案為：

一種汽車變速器傳動比優化裝置，優化參數確定模塊、目標函數建立模塊、約束條件抓取模塊、優化模塊和仿真模塊；

優化參數確定模塊用于確定優化參數，將變速器各檔位速比和主減速器速比設定為待優化參數；

目標函數建立模塊用于根據汽車傳動參數的優化目的建立目標函數；

約束條件抓取模塊用于建立約束條件，約束條件包括發動機的峰值輸出功率和峰會輸出扭矩，變速器檔位個數，汽車動力性能參數范圍以及燃油消耗參數范圍；

優化模塊用于根據發動機的動力參數、汽車的車身重量、汽車輪胎參數和所述目標函數建立數學優化模型，并采用在約束條件下多變量函數的尋優方法對模型求解，得到變速器和主減速器的優化速比；

仿真模塊用于將所述變速器和主減速器的優化速比輸入動力性與經濟性仿真匹配模型進行計算，判斷是否滿足動力性和經濟性要求；