因为轿车工业快速开展带来的环境污染、动力匮乏等问题日益严重，开发节能与新动力轿车成为当今轿车工业界的急迫使命。电动轿车以电能作为动力动力，具有零排放无污染的长处。因为近年电池技能的快速开展，纯电动轿车的开发与应用备受人们的重视。电机、电池和传动箱作为纯电动轿车动力传动体系的要害部件，其功能参数对整车的动力性和经济性有很大的影响

  现在，关于电动轿车优化匹配的研讨已有许多，周保华等[2]比照剖析了1挡和2挡电动轿车动力性和经济性，并在2挡电动轿车的基础上对整车参数及传动系速比进行了优化。尹安东等[3]以某款纯电动轿车为研讨方针，依据动力性为束缚对纯电动轿车的传动体系进行了匹配，树立了整车的仿真模型，并对传动体系参数进行了优化，比照了优化前后的整车动力性和经济性。翟丽等[4]探讨了电动轿车传动体系的传动比和挡位数确认准则, 指出电动机额外功率或转矩、转速有必要与传动体系参数合理匹配，并以某类型电动轿车为研讨方针, 核算并剖析了5挡手动变速器中2个挡位, 提出了去掉粗笨的机械齿轮变速器而代之以固定速比减速器的单挡驱动传动计划, 理论上可以减轻整车质量, 添加续驶路程。综上所述，关于纯电动轿车传动体系的参数规划简直都是以整车的动力性为方针，依据轿车动力学方程核算得到的，这种办法并没有考虑到整车的功能在实践工况下是否最优。此外没有考虑电池质量等对整车功能的影响。笔者从轿车运转的工况动身，剖析了整车在10种工况下的运转功率，以负荷率为动身点确认电机的功率参数，然后结合加快时刻与传动系速比的联系确认了电机的额外转速和传动系速比。剖析了电池质量对整车功能的影响，依据动力性和经济性对电机参数进行了批改。以等速工况下的续驶路程为规划方针，归纳考虑电机功率、电池组放电功率和传动系功率等要素，选用遗传算法对变速器的速比进行了优化。最终对蓄电池SOC挨近下限时的输出功率进行了仿真验证，标明蓄电池SOC在0.2~0.8规模内，电池组的输出功率都可以满意整车的动力性要求。

  要开发的电动轿车为一款2挡纯电动轿车，其整车基本参数和功能要求如表 1所示。

  电机的峰值功率与整车的最高车速、爬坡功能和加快时刻有关[5]，其对应的电机功率需求Pmax1、Pmax2、Pmax3别离为

  式中：vmax为整车的最高速度；vp为爬坡速度，vf为加快终末的速度；ta为加快时刻；m为整车质量(不加蓄电池组的整车质量)；f为翻滚阻力系数；CD为空气阻力系数；A为顶风面积；σ为旋转质量换算系数；ηT为传动功率；x为拟合系数(一般为0.5)；dt为迭代步长(一般取0.1)。

  代入相关参数，可以得到图 1所示的最高车速—功率曲线和最大爬坡度—功率曲线 km/h加快时刻—功率曲线)

  Pmax1≥30 kW(A点)和Pmax2≥35.2 kW(B点)。由图 1(b)可以看出要使整车满意0~80 km/h的加快时刻不超越15 s，驱动电机峰值功率有必要满意Pmax3≥37.8 kW(C点)，因而，电机的峰值功率Pmax取值为38 kW。电机的额外功率对整车能耗经济性有很大的影响，电机的额外功率，是答应长时刻作业的功率点，当电机在额外功率邻近运转时，电机的功率就比较高，这样整车的能耗经济性就比较好，为了使得整车在实践运转时电机尽可能作业在高功率区，进步整车能耗经济性，笔者选用对行进工况进行核算剖析，对循环工况的电机作业点(转速、转矩和功率点时刻进程)进行核算，并以电机每个时刻的需求功率与峰值功率的比值来反映当时电机的功率负荷率，以得到循环工况下运转频率较为会集的区域。这样就可以确认出在循环工况下电机作业频次最多的作业点，并以此作业点的功率为电机的额外功率。因为车辆在运转时作业频次较多的作业点在额外功率邻近，即作业处于高效区的频率较大，这样整车就具有比较好的经济性。为了使所得成果具有普遍性，选取CYC-ECE-EUDC、CYC-1015、CYC-UDDS、CYC-HWFET、CYC-S03、CYC-US06、CYC-NYCC、CYC-WVUSUB、CYC-LA96、NEWYORKBUS 10种工况进行剖析。别离核算10种工况的需求功率，经过以下过程得到电机负荷率改动曲线) 将循环工况离散为n

  P2标明需求功率为10 kW, …，P5标明需求功率为25 kW；ai1，ai2，…，ai5为加权系数，别离代表需求功率为P1，P2，…，P5的权重；N为加权系数的品种。a

  1，ai2, …，ai5取值不同则额外功率就不同，依据图 2中各工况中的功率密度，并考虑到整车中高速行进的需求，需求功率为20、25 kW的加权系数取值占的比值稍重，即ai4、ai5的取值稍大。归纳以上剖析，经过加权核算可以得到P=20 kW，由此可暂定电机的额外功率为20 kW。1.3 电机转速参数的挑选电动机的最高转速对电机本钱、制作工艺等有很大的影响。转速在6 000 r/min以下的为一般电机，以上的为高速电机。一般电机本钱相对较低，对配套运用的轴承、齿轮等没有特殊要求，可是受调速规模的约束，一般适用于电动客车。而高速电机本钱高、制作工艺杂乱并且对配套运用的轴承、齿轮等有特殊要求，一般适用于电动轿车。依据要开发的车型，挑选最高转速为6 000 r/min的电机[

  电机额外转速的挑选很重要，假如额外转速取值过小，则功率扩展因数过大，尽管电机的最大扭矩增大，但低速时稳定性很差，且恒扭矩规模很窄；假如取值过大，则功率扩展要素过小，会形成恒功率区调速规模很窄，最大扭矩很小，要满意整车动力功能，会导致传动体系杂乱。此外额外转速对纯电动轿车的加快功能和电机的转矩特性有决定性影响，为了确认电机的额外转速，有必要对轿车的加快时刻进行研讨，纯电动轿车的加快时刻用公式(6)和(7)进行核算。

  ρa为空气密度；i为1挡速比(参阅3.1速比取为6.462)。经过剖析，可以发现关于给定的功率，基速越低则车辆的加快功能越好，为剖析核算整车加快功能与电机转速的联系，界说电机的转速比为电机最高转速与其基速的比值，转速比不同则电机的转矩特性不同。依据整车加快时刻剖析，可得图 3所示加快时刻与电机转速比联系曲线)

  可以看出，跟着转速比的添加，轿车的加快功能越好，但在高转速比(如大于4)时，跟着转速比的添加，加快功能改进并不显着，所以初选电机的转速比为3或4。当转速比为3时，0~80 km/h的加快时刻为13.3 s，现已满意了规划要求，又因为转速比越高电机在低速区的稳定性差，所以确认电机的转速比为3。此刻电机的最高转速为6 000 r/min，基速为2 000 r/min。

  电动轿车在行进中所耗费的功率，除战胜空气阻力所需的功率之外，都是与电动轿车的总质量成正比的，总质量越大，所需的功率和电能就越大，它们是成线性比例联系的。因而，电动轿车的续驶路程随其总质量的添加而削减。由此可知，添加电动轿车的电池数量，一方面可添加电动轿车的总能量储藏和续驶路程，另一方面又将添加电池的总质量，然后增大电动车的能量耗费，下降电动轿车的续驶路程

  续驶路程是反映电动轿车行进功能的一个重要方针，整车的续驶路程应依照国家标准，或依照制作厂要求进行点评。笔者参照国家标准挑选40 km/h等速行进工况来点评续驶路程，其核算公式为

  为电池的质量，ηmc为电机功率。为直观了解电池质量对整车功能的影响，引进加快时刻影响因子ξD和续驶路程影响因子ξs，别离标明为：

  标明实践的续驶路程。对这儿研讨的电动轿车，选用镍氢电池，其比能量为65 W·h/kg。依据轿车动力学方程，可以得到最高车速、加快时刻以及续驶路程随电池质量的改动曲线)图 4电池质量对整车功能的影响曲线

  1) 满意加快功能的电池质量要小于100 kg，当大于100 kg时，整车的加快时刻将超越规划要求的时刻，不满意要求。

  2) 满意续驶路程要求的电池质量要大于290 kg，当小于290 kg时，续驶路程比规划要求的值小，不满意要求。

  3) 关于以上电机的参数，加快功能和续驶路程不能一起满意，有必要对匹配的成果进行批改，才干一起满意加快功能和续驶路程的要求。

  依据前面剖析可以看出，一起满意加快功能和续驶路程要求有两种办法：一种是改动电机的参数，一种是改动电池的功能参数。因为改动电池功能参数受电池技能的限制而不可行，故对电机的参数进行批改。式(3)为电机峰值功率与加快时刻的联系，要减小整车的加快时刻可以恰当增大电机的峰值功率。在峰值功率

  =0.5 kW为步长增大电机的峰值功率，别离得到不同峰值功率下的加快时刻影响因子，如

  从以上公式中可以得出，为了保证规划车型的最高规划车速和最大规划爬坡度，传动系的速比要满意i1≥6.462，i2≤5.655。3.2 传动系速比优化上节现已确认了传动系速比的规模，但并没有确认速比的取值。所以要对传动系的速比进行优化规划。优化的方针是在满意动力性要求的一起，使得动力传动体系的功率最高即能耗经济性最高，然后使整车的续驶路程最大。动力传动体系功率包含电机功率、电池放电功率和变速箱功率。电机功率、电池放电功率和电机的转矩、转速存在如下联系：

  ηT为变速箱功率。由以上联系可以得到变速器速比和动力传动体系功率的联系，经过电机的负荷实验，得到电机功率与转速、功率的相关数据，然后可拟合出变速器速比与动力传动体系功率的联系式：$ \begin{array}{l} \eta {\rm{ = }} - 0.0011{i^4} + 0.0072{i^3}\\ - 0.0038{i^2} + 0.02295i + 0.76。\end{array} $(15)选用遗传算法对变速器的速比进行优化，优化方针函数为整车等速工况下的续驶路程，束缚条件为整车的动力性要求。优化的模型如下：1) 方针函数F(x

  表 3是优化后的整车功能。表 3(Table 3)表 3速比优化后整车功能

  可以看出，选用遗传算法对变速器进行速比优化后，整车的动力性均满意原车型规划要求，0~50 km/h的加快时刻比规划要求减小了0.1 s，50~80 km/h加快时刻比规划要求减小了0.6 s，等速工况下的续驶路程比规划要求添加了10.68 km，优化成果是合理的。

  蓄电池的输出功率跟着电池温度和SOC的改动而改动。这是因为蓄电池内阻随电池温度和SOC的改动而改动，开路电压也随之改动，为保证电池两头输出电压不过低然后保证电池安全充放电，电池的总负荷功率不能过大，而该负荷功率也跟着电池温度和SOC的改动而改动，它可依据电池的放电截止电压来确认

  可以看出，跟着SOC的下降，蓄电池的输出功率逐步下降，当SOC小于0.2时，电池组的输出功率急剧下降，这将对整车功能发生影响。因而有必要研讨所匹配的蓄电池在SOC挨近下限时，输出功率能否还可以满意整车动力性的要求。

  因为蓄电池SOC随整车运转状况不断改动，将对蓄电池输出功率发生较大影响，为保证蓄电池在整个设定SOC规模内的输出功率都能满意需求，有必要对蓄电池在极限工况下的输出功率进行仿真剖析，以验证蓄电池参数的合理性

  笔者选定蓄电池正常作业的SOC规模为0.2~0.8，树立整车仿真模型，并选定初始SOC为0.25，此刻SOC现已挨近下限0.2。别离对加快工况、120 km/h最高车速工况以及25%爬坡工况进行仿真剖析，所得成果如

  由仿真成果可以看出，极限工况下的整车功耗均未超越电池组可输出的功率，标明所匹配的电池组能满意上述工况下的功率需求。因而所匹配的电池组在整车运转时可以满意各种不同工况下的功率需求，匹配成果是合理的。

  1) 为使整车在实践运转时电机尽可能处于高功率区，进步整车能耗经济性，选用核算剖析办法剖析了CYC-ECE-EUDC等10种循环工况下的电机运转功率，由此得到电机额外功率。

  2) 剖析了电池质量对整车动力性和续驶路程的影响，界说了加快功能影响因子和续驶路程影响因子，经过批改电机功能参数使整车动力性和续驶路程都满意了规划要求。

  3) 从进步体系功率的视点，对两挡变速器速比进行了优化，以等速工况下的续驶路程为方针，在满意动力性的前提下获得了经济性最优的两挡变速器速比，使得续驶路程延伸10.68 km。

  4) 剖析了电池内阻、开路电压随SOC的改动联系，经过对极限工况下(SOC挨近下限)整车动力性的验证，标明SOC在0.2~0.8规模内电池组的输出功率都可以满意整车动力性要求。