汽车动力系统优化设计

1汽车动力系统参数匹配及优化技术

1.1以动力性为主要匹配的优化目标。动力系统参数匹配是汽车整车设计和开发的一个重要环节，此环节主要是根据人们对整车使用时的设计指标要求和减少尾气排放的设计要求相结合，对动力系统部件进行选型和参数确定的一个过程，此以动力性为主要匹配的过程的实现主要由电机、电池和变速器构成整车的能源动力及传动系统。传统的汽车动力系统参数主要是以动力性作为整车参数设计的主要目标，这种参数设计的方式通常是根据整车的最高车速、加速时间以及爬坡度等动力性能指标要求，通过实验得到相应的参数然后进行分析计算，完成对动力系统关键特征参数的确定。通过这种方式确定的汽车动力系统的参数较为笼统，没有更加严谨的再分析过程，因此在汽车使用过程中的动力系统容易出现众多弊端。由于此传统方法的计算设计不严谨，导致了汽车在使用过程中整体耗能的增加，同时也加大了对大气的污染程度，因此，只有通过改变或优化较少的部件参数，才能够达到满足整车动力性需求的目的。只有在对以动力性为主要参数的汽车动力系统的优化设计过程中，通过功率平衡的方式计算得出汽车动力系统的关键参数，并将其应用到汽车动力系统的整体优化设计过程中，结合采用原五档变速器中的一个档位作为车辆变速器速比的结论，才能够更好的实现汽车动力系统的低耗能和低排放的目标。

1.2以经济性为主要目标参数的设计优化。以动力性为目标的动力系统参数匹配能够满足基本的动力性能要求，但是对汽车整体动力系统的需求，处理要满足动力性的要求外还需要满足人们对汽车日益增长的需求的要求，[1]因此，整车系统的运行效率以及续驶里程和能耗表现也是汽车动力系统所不容忽视的重要性能指标，要保证汽车整体动力系统参数满足整体的综合性需求，就需要加强以经济性为主要目标参数的设计优化工作，进而才能够实现汽车行业进一步发展的要求。汽车动力系统的经济性及节能潜力主要是由整车动力系统部件参数的不同组合基本来决定的，因而在计算设计汽车动力系统参数匹配过程中，应将整车经济性作为一个重要的设计指标，要实现以整车经济性作为主要参数目标就需要做到，以经济循环耗电百分比作为目标函数，以动力性能为约束条件对传动系速比进行了区间优化，经过对各参数所占的权重进行综合分析，可以计算求得速比参数的最大可行区间而不是固定点，在此优化可动区间内进行灵活取值，从而可以做到根据不同地区实际使用的状况来确定需要的参数，进而实现汽车整体动力系统的经济性设计目标。

1.3从整车需求角度进行动力系统参数的综合优化。从汽车整体动力系统的动力性和经济性的性能需求角度进行汽车动力系统参数的综合匹配设计和优化，是保证汽车动力系统整体发展趋势的主要手段和技术措施，只有同时实现汽车动力性和经济性的性能需求，才能够在提高整车性能尤其是节能潜力的同时提高汽车整体动力系统的市场竞争力。虽然可能会带来设计成本的增加，但是相比于市场竞争力的增加，和满足人们对汽车动力系统的要求后的需求量的增加，两种性能参数的优化，可以更进一步的促进汽车行业的发展和进步。在分别进行完汽车整体动力系统中的动力性和经济性性能参数的优化，只要再从整车需求角度对动力系统进行综合的优化，才能够在经过仿真实验后对个参数进行计算分析确定仿真结果，仿真结果表明优化后的整车动力性和经济性均较优化前有了一定的提升。仿真实验的进行主要是在动力系统部件特性试验基础上，以动力性和经济性的综合性能指标作为优化目标函数，对汽车整体动力传动系统的主要部件进行了优化，从而实现对汽车整体动力系统的综合优化实现，进而可以更好的满足汽车行业发展对汽车整体动力系统的综合需求。

2汽车整体动力系统的优化设计

2.1汽车传动系统的优化设计。汽车动力系统的整车动力性、经济性在很大程度上取决于动力系统零部件的选型和参数匹配，汽车传动系统是汽车动力系统的主要零部件，也是汽车动力系统运行的主要结构组成，只有保证汽车传动系统的设计优化性，才能够更好的实现汽车整体动力系统的优化。汽车传动系统作为汽车的关键构成部件，对于动力系统参数的影响也是很大的，其中主减速比和变速器减速比是传动系统最重要的参数，也是动力系统参数匹配的重要对象之一，[2]只有保证汽车整体动力系统中的主减速比和变速器减速比同时实现设计最优，才能够有更多的可能保证汽车整体动力系统的设计最优。如果传动比设置得太大，车辆无法达到较高的行驶车速，传动比设置得太小的话，车辆爬坡、加速、超车等性能都会大打折扣，此时汽车动力系统的耗能处于最大点。总之，想要保证汽车整体动力系统实现最优化，就必须保证汽车传动系统实现最优化设计。

2.2汽车电机参数的优化设计。电动机是汽车整体动力系统的主要功能装置，只有保证电动机的优化才能够确保汽车在使用过程中供能的不间断，进而实现汽车使用过程中的高效率和低耗能相结合的目标。通常情况下，可以选择恰当的选择电机的最高转速和车辆的最高行驶车速相对应，这样既可以保证汽车动力系统可以以最高车速行驶时所对应的电动机状态一定是在额定功率情况下运行，也可以同时实现长时间内的电机系统热平衡管理，进而能够确保汽车整体动力系统持续目标的实现。

2.3汽车动力系统电机的优化设计。由于电机系统是为汽车动力系统功功能的主要结构，因此应该在确保电机系统参数实现最优的情况下，保证对电机的优化设计，才能够更好将汽车系统中电池传输过来的电能转化为汽车运行所需的驱动能量。汽车动力系统中的电机系统主要是在车辆行驶过程中发挥主要功能的，而汽车行驶又是一个复杂的多工况的过程，对电机的要求也有其独特的地方，其对电机的主要要求时在行驶过程中要求电机系统可以提高持续性的较大输出功率，由于车辆内部空间的限制，电动机的外型尺寸应当尽可能小，因此这就需要对传统的电机系统进行优化设计，只有在高效率的优化设计的基础上，才能够实现电机外型和输出功率同时满足的要求，进而实现汽车行驶的高功能需求。

为了确保我国汽车行业的持续性发展和节能环保的要求，基于汽车动力系统在行驶过程中的关键参数，对汽车动力系统的动力性和经济性性能参数进行综合分析研究，从而确保了汽车整体动力性能综合指标系数。只有加强对汽车动力系统的整体性能的优化设计，才能够在满足人们对汽车使用高性能要求的基础上，实现对环境保护的需求。

作者：卢嘉伟 单位：东北林业大学交通学院