一种电动汽车动力总成参数匹配方法、控制装置及设备与流程

本发明涉及电动汽车动力总成参数匹配设计的技术领域，尤其涉及一种电动汽车动力总成参数匹配方法、控制装置及设备。

背景技术：

目前，纯电动汽车在进行电驱动系统电机和减速器匹配中，一般分为两个方法：一是根据现有的电机型号进行匹配，验算其是否满足整车的动力性和经济性要求；一是重新进行电驱动总成参数的匹配设计，从而得到新的电机性能参数要求。前者由于电机为现有产品，可以得到电机的效率等高线图进行动力性经济性仿真，但是所选电机并非最优方案；后者可以得到最优的电机性能参数指标，但是需要设计生产新的电机，在方案设计前期无法得到电机效率等高线图，无法进行整车动力性和经济性仿真。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电动汽车动力总成参数匹配方法、控制装置及设备，解决了进行电驱动总成参数的匹配设计时不能进行整车动力性和经济性仿真的问题。

依据本发明的一个方面，提供了一种电动汽车动力总成参数匹配方法，包括：

获取电机的至少一设计参数的取值范围；

确定每一所述设计参数的所述取值范围内能够满足整车的动力性校核要求的目标参数值；

确定每一所述设计参数分别采用相对应的所述目标参数值时的电机类型；

根据与所述电机类型对应的电机效率等高线图，确定每一所述设计参数分别采用相对应的所述目标参数值时的电机计算效率；

根据与所述电机类型对应的设计参数与电机重量的关系，确定每一所述设计参数分别采用相对应的所述目标参数值时的电机重量；

根据所述电机计算效率和电机重量，确定所述目标参数值中符合整车运行经济性要求的电机最优设计参数。

可选的，所述设计参数包括：峰值功率、峰值转矩、额定转矩、最高转速和减速器减速比。

可选的，确定每一所述设计参数的所述取值范围内能够满足整车的动力性校核要求的目标参数值，包括：

根据每一所述设计参数的所述取值范围，获取所述取值范围内的第一组设计参数；

对所述第一组设计参数进行动力性校核；

若所述第一组设计参数不符合所述动力性校核的要求，则重新根据每一所述设计参数的所述取值范围，获取所述第一组设计参数，并进行动力性校核；

若所述第一组设计参数符合所述动力性校核的要求，则输出所述第一组设计参数，作为所述目标参数值。

可选的，对所述第一组设计参数进行动力性校核，包括：

获取车辆的动力性要求，所述动力性要求包括车辆最高速度、车辆加速时间和车辆最大爬坡度三个方面；

对所述第一组设计参数是否满足所述动力性要求，进行校核；

若所述第一组设计参数满足所述车辆最高速度、车辆加速时间和车辆最大爬坡度的要求，则所述第一组设计参数符合动力性校核的要求；

若所述第一组设计参数不满足所述车辆最高速度、车辆加速时间和车辆最大爬坡度中的任一个的要求，则所述第一组设计参数不符合所述动力性校核的要求。

可选的，根据与所述电机类型对应的电机效率等高线图，确定每一所述设计参数分别采用相对应的所述目标参数值时的电机计算效率，包括：

获取与所述电机类型对应的电机效率等高线图；

根据所述与所述电机类型对应的电机效率等高线图，建立电机计算效率计算模型；

在所述电机计算效率计算模型中输入所述目标参数，获得所述目标参数值对应的电机计算效率。

可选的，根据与所述电机类型对应的设计参数与电机重量的关系图，确定每一所述设计参数分别采用相对应的所述目标参数值时的电机重量，包括：

获取与所述电机类型对应的设计参数与电机重量的关系；

根据所述与所述电机类型对应的设计参数与电机重量的关系，建立电机重量计算模型；

在所述电机重量计算模型中输入所述目标参数值，得出所述目标参数值对应的电机重量。

可选的，根据所述电机计算效率和电机重量，确定所述目标参数值中符合整车运行经济性要求的电机最优设计参数，包括：

根据所述电机计算效率和电机重量，计算车辆的单位里程能耗；

在多个计算得出的单位里程能耗中，获取最小的单位里程能耗；

输出所述最小的单位里程能耗所对应的目标参数值，作为所述电机最优设计参数。

依据本发明的另一个方面，提供了一种电动汽车动力总成参数匹配控制装置，包括：

设计参数范围获取模块，用于获取电机的至少一设计参数的取值范围；

目标参数确定模块，用于确定每一所述设计参数的所述取值范围内能够满足整车的动力性校核要求的目标参数值；

电机类型确定模块，用于确定每一所述设计参数分别采用相对应的所述目标参数值时的电机类型；

电机计算效率确定模块，用于根据与所述电机类型对应的电机效率等高线图，确定每一所述设计参数分别采用相对应的所述目标参数值时的电机计算效率；

电机重量确定模块，用于根据与所述电机类型对应的设计参数与电机重量的关系，确定每一所述设计参数分别采用相对应的所述目标参数值时的电机重量；

电机最优设计参数确定模块，用于根据所述电机计算效率和电机重量，确定所述目标参数值中符合整车运行经济性要求的电机最优设计参数。

可选的，所述设计参数包括：峰值功率、峰值转矩、额定转矩、最高转速和减速器减速比。

依据本发明的另一个方面，提供了一种控制设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的电动汽车动力总成参数匹配方法中的步骤。

本发明的实施例的有益效果是：

本发明实施例提供了一种电动汽车动力总成参数匹配方法、控制装置及设备，所述电动汽车动力总成参数匹配方法，根据同类型的现有电机产品的电机效率等高线图，得出所需设计电机的电机计算效率，根据同类型电机的设计参数与电机重量的关系，确定所需设计电机的电机重量，进而得到经济性最优的电机最优设计参数。所述参数匹配方法在方案设计阶段，可以利用优化思想，得到满足整车动力性和经济性的最优的电机设计参数，针对新研制电驱动总成，解决了驱动总成参数的匹配设计时不能进行整车经济性仿真的问题。

附图说明

图1表示本发明实施例的电动汽车动力总成参数匹配方法的流程图之一；

图2表示本发明实施例的电动汽车动力总成参数匹配方法的流程图之二；

图3表示本发明实施例的电动汽车动力总成参数匹配方法的流程图之三；

图4表示本发明实施例的电动汽车动力总成参数匹配方法的流程图之四；

图5表示本发明实施例的电动汽车动力总成参数匹配方法的流程图之五；

图6表示本发明实施例的电动汽车动力总成参数匹配方法的流程图之六；

图7表示本发明实施例的电动汽车动力总成参数匹配控制装置的结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明的实施例提供了一种电动汽车动力总成参数匹配方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤11、获取电机的至少一设计参数的取值范围。

优选的，所述设计参数包括：峰值功率、峰值转矩、额定转矩、最高转速和减速器减速比。

具体的，获取电机的至少一设计参数的取值范围，即获取所述峰值功率、峰值转矩、额定转矩、最高转速和减速器减速比五种设计参数的至少一个设计参数的取值范围。

步骤12、确定每一所述设计参数的所述取值范围内能够满足整车的动力性校核要求的目标参数值。

具体的，如图2所示，所述步骤12包括以下步骤：

步骤121、根据每一所述设计参数的所述取值范围，获取所述取值范围内的第一组设计参数。

具体的，根据所述取值范围获取第一组设计参数，包括在每一所述设计参数的所述取值范围内获取一设计参数值，其中，所述设计参数包括峰值功率、峰值转矩、额定转矩、最高转速和减速器减速比。

例如，在所述峰值功率的取值范围内获取第一峰值功率值；在所述峰值转矩的取值范围内获取第一峰值转矩值；在所述额定转矩的取值范围内获取第一额定转矩值；在所述最高转速的取值范围内获取第一最高转速值；在所述减速器减速比的取值范围内获取第一减速器减速比值。所述第一峰值功率值、第一峰值转矩值、第一额定转矩值、第一最高转速值和第一减速器减速比值组成所述第一组设计参数。

步骤122、对所述第一组设计参数进行动力性校核。

具体的，如图3所示，所述步骤122包括以下步骤：

步骤1221、获取车辆的动力性要求，所述动力性要求包括车辆最高速度、车辆加速时间和车辆最大爬坡度三个方面。

具体的，所述车辆的动力性由所述车辆最高速度、车辆加速时间和车辆最大爬坡度三个方面进行考量，若所述第一组设计参数满足所述三个方面的要求，则所述第一组设计参数符合车辆的动力性要求。

步骤1222、对所述第一组设计参数是否满足所述动力性要求进行校核。

具体的，所述对所述第一组设计参数是否满足所述动力性要求进行校核，包括对所述第一组设计参数是否满足所述车辆最高速度、车辆加速时间和车辆最大爬坡度三个方面进行校核。

本实施例中，对所述第一组设计参数是否满足所述车辆最高速度的要求进行校核，包括：

获取第一校核参数，根据所述车辆最高速度，判断所述第一组设计参数中的第一最高转速值和第一减速器速比值是否满足方程式一。其中，所述第一校核参数包括：车轮半径。

方程式一：

0.377nmaxr/i≥vmax

其中，nmax为所述第一最高转速值，r为所述车轮半径，i为所述第一减速器速比值，vmax为所述车辆最高速度。

若所述第一最高转速值和所述第一减速器速比值满足方程式一，则判定所述第一最高转速值和所述第一减速器速比值满足要求。若所述第一最高转速值和所述第一减速器速比值不满足方程式一，则判定所述第一最高转速值和所述第一减速器速比值不满足要求。

本实施例中，对所述第一组设计参数是否满足所述车辆加速时间的要求进行校核，包括：

获取第二校核参数，根据所述车辆加速时间，判断所述第一组设计参数中的第一峰值功率值是否满足方程式二。所述第二校核参数包括：加速结束时刻速度，加速开始时刻速度，车辆旋转质量换算系数，滚阻系数，车辆半载质量，重力加速度，风阻系数，迎风面积和传动系统效率。

方程式二：

pmax≥(fmgv2²/5400+cdav2³/190350+σm(v2²-v1²)/ta/25920)/η

其中，v2为所述加速结束时刻速度，v1为所述加速开始时刻速度，σ为所述车辆旋转质量换算系数，ta为所述车辆加速时间，pmax为所述第一峰值功率值，f为所述滚阻系数，m为所述车辆半载质量，g为所述重力加速度，cd为所述风阻系数，a为所述迎风面积，η为所述传动系统效率。

若所述第一峰值功率值满足方程式二，则判定所述第一峰值功率值满足要求，若所述第一峰值功率值不满足方程式二，则判定所述第一峰值功率值不满足要求。

本实施例中，对所述第一组设计参数是否满足所述车辆最大爬坡度的要求进行校核，包括：

获取第三校核参数，根据所述车辆爬坡度，判断所述第一组设计参数中的所述第一峰值扭矩值和所述第一减速器速比值是否满足方程式三。第三校核参数包括：车辆轮胎附着系数，滚阻系数，车辆半载质量，重力加速度和传动系统效率。

方程式三：

fmgcosα+mgsinα≤tmaxiη≤φmgcosα

其中，α为所述车辆爬坡度，φ为所述车辆轮胎附着系数，f为所述滚阻系数，m为所述车辆半载质量，g为所述重力加速度，η为所述传动系统效率，i为所述第一减速器速比值，tmax为所述第一峰值扭矩值。

若所述第一峰值扭矩值和所述第一减速器速比值满足方程式三，则判定所述第一峰值扭矩值和所述第一减速器速比值满足要求，若所述第一峰值扭矩值和所述第一减速器速比值不满足方程式三，则判定所述第一峰值扭矩值和所述第一减速器速比值不满足要求。

步骤1223、若所述第一组设计参数满足所述车辆最高速度、车辆加速时间和车辆最大爬坡度的要求，则所述第一组设计参数符合动力性校核的要求。

步骤1224、若所述第一组设计参数所不满足述车辆最高速度、车辆加速时间和车辆最大爬坡度中的任一个的要求，则所述第一组设计参数不符合所述动力性校核的要求。

本实施例中，当所述第一组设计参数满足所述车辆最高速度、车辆加速时间和车辆最大爬坡度中的全部要求时，所述第一组设计参数符合所述动力性校核的要求。若所述第一组设计参数不满足述车辆最高速度、车辆加速时间和车辆最大爬坡度中的任一个时，所述第一组设计参数不符合所述动力性校核的要求。

步骤123、若所述第一组设计参数不符合所述动力性校核的要求，则重新根据每一所述设计参数的所述取值范围，获取所述第一组设计参数，并进行动力性校核。

具体的，若所述第一组设计参数不符合所述动力性校核的要求，则根据所述取值范围重新获取第一组设计参数，包括在每一所述设计参数的所述取值范围内重新获取一设计参数值，其中，所述设计参数包括峰值功率、峰值转矩、额定转矩、最高转速和减速器减速比。

例如，在所述峰值功率的取值范围内获取第二峰值功率值；在所述峰值转矩的取值范围内获取第二峰值转矩值；在所述额定转矩的取值范围内获取第一额定转矩值；在所述最高转速的取值范围内获取第二最高转速值；在所述减速器减速比的取值范围内获取第二减速器减速比值。所述第二峰值功率值、第二峰值转矩值、第二额定转矩值、第二最高转速值和第二减速器减速比值重新组成第一组设计参数。

步骤124、若所述第一组设计参数符合所述动力性校核的要求，则输出所述第一组设计参数，作为所述目标参数值。

本实施例中，若所述第一组设计参数符合所述动力性校核的要求，则将所述第一组设计参数作为所述目标参数值输出。所述目标参数值可以为多组所述第一组设计参数。

步骤13、确定每一所述设计参数分别采用相对应的所述目标参数值时的电机类型。

具体的，根据与所述目标参数值相对应的所述第一组设计参数，确定与所述第一组设计参数相对应的电机类型。

步骤14、根据与所述电机类型对应的电机效率等高线图，确定每一所述设计参数分别采用相对应的所述目标参数值时的电机计算效率。

具体的，如图4所示，所述步骤14包括以下步骤：

步骤141、获取与所述电机类型对应的电机效率等高线图。

步骤142、根据所述与所述电机类型对应的电机效率等高线图，建立电机计算效率计算模型。

具体的，步骤142包括以下步骤：

根据所述电机类型对应的电机效率等高线图，进行回归计算，得到第一估计常量；结合所述估计常量建立所述电机计算效率的数学计算模型。

关于第一估计常量的确定：根据所述电机类型对应的电机效率等高线图，获取所述电机类型所对应的电机参数与电机效率的关系，进行回归计算，确定所述电机类型所对应的第一估计常量，所述第一估计常量包括第三系数和第四系数。

关于所述电机计算效率的数学计算模型的建立：

根据公式一～公式十四，建立电机在任一转矩和任一转速时的所述电机计算效率的数学模型。

公式一：

公式二：

公式三：

公式四：

公式五：

公式六：

公式七：

te_n＝tcoul+bvis+tn

公式八：

公式九：

公式十：

wmax＝πnmax/30

公式十一：

公式十二：

公式十三：

公式十四：

其中，ηm为所述电机计算效率，t为所述电机转矩，ω为所述电机转速，nmax为所述最高转速，tn为所述额定转矩，p为电机磁极对数，pmax为所述峰值功率，ωt_n为额定转矩对应转速，ηpnmax为最高转速工作点的效率，mi_max为电机调制参数，ubat,min为最小电源电压，φn为电机电压电流相位角，x1为所述第三系数，x2为所述第四系数。

步骤143、在所述电机计算效率计算模型中输入所述目标参数，获得所述目标参数值对应的电机计算效率。

具体的，步骤143包括：

从所述电机类型对应的电机系统获取第一输入参数，所述第一输入参数包括：电机磁极对数，额定转矩对应转速，最高转速工作点的效率，电机调制参数和电机电压电流相位角；

从车辆系统获取第二输入参数，所述第二输入参数包括：最小电源电压；

获取所述第三输入参数，所述第三输入参数包括：第三系数和第四系数；

获取所述目标参数值；

将所述第一输入参数、所述第二输入参数、所述第三输入参数和所述目标参数值输入所述数学计算模型，即可得出所述目标参数值对应的电机效率。

其中，所述目标参数值包括多组所述第一组设计参数。多组所述第一组设计参数分别作为所述目标参数值输入所述电机计算效率计算模型中，得出多个所述电机计算效率。不同的电机计算效率对应不同的所述第一组设计参数。

步骤15、根据与所述电机类型对应的设计参数与电机重量的关系，确定每一所述设计参数分别采用相对应的所述目标参数值时的电机重量。

具体的，如图5所示，步骤15包括以下步骤：

步骤151、获取与所述电机类型对应的设计参数与电机重量的关系。

具体的，所述电机类型对应的设计参数与电机重量呈线性关系。

步骤152、根据所述与所述电机类型对应的设计参数与电机重量的关系，建立电机重量计算模型。

具体的，根据所述与所述电机类型对应的设计参数与电机重量的关系，进行回归计算，得出第二估计常量。所述第二估计常量包括第一系数与第二系数。所述第二估计常量根据所述电机类型对应的设计参数与电机重量的线性关系得出。所述电机重量根据公式十五计算。

公式十五：

mmotor＝ktmax+m0

其中，mmotor为所述电机重量，tmax为所述峰值转矩，k为所述第一系数，m0为所述第二系数。

步骤153、在所述电机重量计算模型中输入所述目标参数值，得出所述目标参数值对应的电机重量。

具体的，在所述公式十五中输入所述目标参数值中的所述第一峰值转矩值，即可得出所述目标参数值所对应的电机重量。

步骤16、根据所述电机计算效率和电机重量，确定所述目标参数值中符合整车运行经济性要求的电机最优设计参数。

具体的，如图6所示，步骤16包括以下步骤：

步骤161、根据所述电机计算效率和电机重量，计算车辆的单位里程能耗。

具体的，计算车辆的单位里程能耗包括以下步骤：

获取第一能耗计算参数，所述第一能耗计算参数包括：行驶时间，驱动力和行驶速度；

结合所述第一能耗计算参数，根据公式十六和公式十七计算所述单位里程能耗。

公式十六：

公式十七：

scycle＝∫t∈tracv(t)dt

其中，t为所述行驶时间，f为所述驱动力，v为所述行驶速度，scycle为所述实际运行工况总里程，etrac为所述单位里程能耗，ηm为所述电机计算效率。

其中，所述驱动力的计算包括以下步骤：

获取第二能耗计算参数，所述第二能耗计算参数包括：滚动阻力系数、风阻系数、迎风面积、爬坡度、旋转质量换算系数，除电机外其他部件质量；

结合所述第二能耗计算参数，根据公式十八～公式二十三计算所述驱动力。

公式十八：

f(t)＝ff(t)+fw(t)+fi(t)+fj(t)

公式十九：

fi(t)＝fmg

公式二十：

公式二十一：

fi(t)＝mgsinα

公式二十二：

公式二十三：

m＝m+mmotor

其中，f为所述滚动阻力系数、cd为所述风阻系数、a为所述迎风面积、α为所述爬坡度、δ为所述旋转质量换算系数，m为所述除电机外其他部件质量，mmotor为所述电机重量。

步骤162、在多个计算得出的单位里程能耗中，获取最小的单位里程能耗。

步骤163、输出所述最小的单位里程能耗所对应的目标参数值，作为所述电机最优设计参数。

本实施例中，将所述最小单位里程能耗所对应的目标参数值作为最优设计参数输出。所述输出的最优设计参数，使车辆在动力性要求满足的前提下达到单位里程能耗最小，经济性优化目标最优，提高了车辆的续航里程。

本发明实施例提供的电动汽车动力总成参数匹配方法，根据同类型的现有电机产品的电机效率等高线图，得出所需设计电机的电机计算效率，根据同类型电机的设计参数与电机重量的关系，确定所需设计电机的电机重量，进而得到经济性与动力性最优的电机最优设计参数。所述参数匹配方法在方案设计阶段，可以利用优化思想，得到满足整车动力性和经济性的最优的电机设计参数，解决了驱动总成参数的匹配设计时不能进行整车动力性和经济性仿真的问题。

本发明的实施例还提供了一种电动汽车动力总成参数匹配控制装置，如图7所示，包括：

设计参数范围获取模块71，用于获取电机的至少一设计参数的取值范围。

优选的，所述设计参数包括：峰值功率、峰值转矩、额定转矩、最高转速和减速器减速比。

目标参数确定模块72，用于确定每一所述设计参数的所述取值范围内能够满足整车的动力性校核要求的目标参数值。

具体的，所述目标参数确定模块72包括：

第一组设计参数获取单元，用于根据每一所述设计参数的所述取值范围，获取所述取值范围内的第一组设计参数。

动力性校核单元，用于对所述第一组设计参数进行动力性校核。

设计参数重获取单元，用于当所述第一组设计参数不符合所述动力性校核的要求时，重新根据每一所述设计参数的所述取值范围，获取所述第一组设计参数，并进行动力性校核。

目标参数输出单元，用于当所述第一组设计参数符合所述动力性校核的要求时，输出所述第一组设计参数，作为所述目标参数值。

优选的，所述动力性校核单元，包括：

动力性要求获取子单元，用于获取车辆的动力性要求，所述动力性要求包括车辆最高速度、车辆加速时间和车辆最大爬坡度三个方面。

校核子单元，用于对所述第一组设计参数是否满足所述动力性要求，进行校核。

第一校核判定子单元，用于当所述第一组设计参数满足所述车辆最高速度、车辆加速时间和车辆最大爬坡度均的要求时，判定所述第一组设计参数符合动力性校核的要求。

第二校核判定子单元，用于当所述第一组设计参数所不满足述车辆最高速度、车辆加速时间和车辆最大爬坡度中的任一个的要求时，判定所述第一组设计参数不符合所述动力性校核的要求。

电机类型确定模块73，用于确定每一所述设计参数采用相对应的所述目标参数值时所述目标参数的电机类型。

电机计算效率确定模块74，用于根据与所述电机类型对应的电机效率等高线图，确定每一所述设计参数分别采用相对应的所述目标参数值时的电机计算效率。

具体的，电机计算效率确定模块74包括：

等高线图获取单元，用于获取与所述电机类型对应的电机效率等高线图。

第一计算模型建立单元，用于根据所述与所述电机类型对应的电机效率等高线图，建立电机计算效率计算模型。

电机计算效率计算单元，用于在所述电机计算效率计算模型中输入所述目标参数，获得所述目标参数对应的电机计算效率。

电机重量确定模块75，用于根据与所述电机类型对应的设计参数与电机重量的关系，确定每一所述设计参数分别采用相对应的所述目标参数值时的电机重量。

具体的，电机重量确定模块75包括：

电机重量关系获取单元，用于获取与所述电机类型对应的设计参数与电机重量的关系。

第二计算模型建立单元，用于根据所述与所述电机类型对应的设计参数与电机重量的关系，建立电机重量计算模型。

电机重量计算单元，用于在所述电机重量计算模型中输入所述目标参数，得出所述目标参数对应的电机重量。

电机最优设计参数确定模块76，用于根据所述电机计算效率和电机重量，确定所述目标参数值中符合整车运行经济性要求的电机最优设计参数。

本发明实施例提供的电动汽车动力总成参数匹配控制装置，根据同类型的现有电机产品的电机效率等高线图，得出所需设计电机的电机计算效率，根据同类型电机的设计参数与电机重量的关系，确定所需设计电机的电机重量，进而得到经济性最优的电机最优设计参数。使所述参数匹配在方案设计阶段，可以利用优化思想，得到满足整车动力性和经济性的最优的电机设计参数，解决了驱动总成参数的匹配设计时不能进行整车动力性和经济性仿真的问题。

本发明的实施例还提供了一种控制设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如所述的电动汽车动力总成参数匹配方法中的步骤。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。