Vmax为最高车速指标。
[0043] 加速性能指标
[0044] 车辆在平地上由^加速到V2所需要的时间为
[0045] (11)
[0046]加速性能指标的约束条件为
[0047] Tvl^v2 < Ttag,vl^v2 (12)
[0048] 式中Ttag,vl-v2为VI加速到V2的加速性能指标。通过式（11)计算出不同传动比下的 0-50km/h与50-80km/h加速时间，再反查表得到相应的i，该表是根据不同电机预先准备的 参数表。
[0049]续航里程指标：
[0050]续航里程指标一般在电机和变速器匹配完成之后，因此并不对传动比构成约束。 在已知100km电耗E1(x)kJ^，车辆续航里程约束下的池能量需求就可表示为
[0051 ] A·,// - 7π7\ χ7^~~ 100 E^nhl" (13)
[0052] 式中:D为续航里程最低指标;Eceii为单体电池能量；}qbat为电池放电效率。
[0053] 传动比可行域
[0054]最低性能指标中的1个最高车速指标、3个爬坡性能指标和2个加速性能指标等6个 单项指标通过式(9)、式(10)和式（12)构成了对传动比的约束条件，每个单项指标约束下的 传动比可行域记为
[0055] Si={ig|满足最低性能指标i的ig} (14)
[0056] 式中i为注明的单项指标的序号。
[0057] 对于固定传动比变速器的方案来说，同时满足6个单项指标的传动比可行域为
[0058]
(15)
[0059] =动比变速器来说，情况要复杂一些。定义I挡和II挡能够实现的单项性 能指标集 ，则I挡和II挡的传动比可行域分别为
[0060] (16)
[0061] (17)
[0062]为了满足6个单项最低性能指标，集合Μ与N必须满足：
[0063] MUN={1，2,3,4,5,6}
[0064] 对特定电机A或电机B来说，可行域S中任意优化变量向量均满足最低性能指标要 求。但单项指标通常不是都"恰好"满足指标，而是大多指标会不同程度地超出最低指标。已 有的参数匹配研究通常不比较可行方案之间的优劣，即不讨论超出最低指标的这部分整车 指标的优化问题。
[0065] 根据所研究的某型纯电动车的车型定位，本文中选择最容易影响驾驶员对整车性 能印象的3个指标作为可优化指标，分别是:最高车速。vm ax = 0-50km/h;加速性能T(^5Q;电耗 E100kffi。则式(1)所表达的最优化问题中，目标函数为
[0066] J = (-Vmax,T〇-^50,ElOOkm) (19)
[0067] 式中：最高车速Vmax前的负号是指通过最小化-Vmax实现最大化Vmax。
[0068] 多目标优化问题的遗传算法求解
[0069] 由于换挡逻辑的非连续性和电机效率map图的非线性，式(1)所表达的最优化问题 是典型的非线性多目标优化问题，而多目标遗传算法是求解这类问题的有效问题。此处使 用多目标遗传算法对3种情景下的参数匹配优化问题进行求解，分别是：电机A+固定传动比 变速器:电机A+两档变速器:电机B+两档变速器。选择在每个情景下所使用的多目标遗传算 法的参数，取得结果相互比较。
【主权项】
1. 基于多目标优化的纯电动车动力系统参数匹配方法，其特征在于：设定可优化指标 包括最高车速、加速性能、电耗； 参数匹配最优化问题表达为： J=(最高车速，加速性能，电耗），其中J是最高车速、加速性能、电耗组成的优化目标向 量； 以传动比为优化变量，在特定电机所对应的最优化问题中，以整车性能最低指标作为 约束条件确定优化变量的可行域； 在可行域中，对可优化指标进行多目标优化，求解出备选方案集； 综合比较不同电机的备选方案，确定最终的参数匹配方案。2. 根据权利要求1所述的基于多目标优化的纯电动车动力系统参数匹配方法，其特征 在于:所述可优化指标还包括续航里程； J=(最高车速，加速性能，电耗，续航里程）。3. 根据权利要求2所述的基于多目标优化的纯电动车动力系统参数匹配方法，其特征 在于： 最低性能指标是指参数匹配方案必须达到的性能指标； 通过车辆纵向动力学方程来获得最低性能指标： ml^ = Fd-^f^-m2gsma-m2gfcosa mx=dmv^mcaj) 其中： m2 =mv+mcap 式中:Fd为驱动力;Cd为空气阻力系数;A为车辆迎风面积;P为空气密度;v为车速;α为坡 度角iim为考虑旋转质量的电动汽车试验质量;δ为旋转质量换算系数m2为根据所确定的电 动汽车试验质量，电动汽车试验质量是整备质量m v与试验附加质量πιΜΡ之和，mv包括电池质 量。4. 根据权利要求3所述的基于多目标优化的纯电动车动力系统参数匹配方法，其特征 在于:所述车辆纵向动力学方程中车辆动力学方程表达为F-v图，而系统匹配过程通过电机 的T-n图表达;车辆纵向动力学方程做如下变换： 式中：Τη为电机输出转矩；刀-力土又比；11τ为传动系统的传 动效率;R为车轮滚动半径，η为电机转速； 电机的最大转矩曲线和额定转矩曲线函数： Tmax - Tmax(ll) Trate - Trate(ll) 〇5. 根据权利要求3所述的基于多目标优化的纯电动车动力系统参数匹配方法，其特征 在于:最高车速指标和爬坡性能指标通过不同的坡度判定相应的坡度角和车速的组合是否 在电机最大转矩或额定转速约束与转速约束的范围内，获得爬坡性能指标； 最高性能指标是坡度角为〇的特例； 爬坡性能指标对传动比的约束可解析表达为(Vcai^a。^)为爬坡性能指标所对应的车速/坡度组合;nmax为电机最高转速，电机的nmax为 定值； 最高车速性能指标对传动比的约束条件可表达为： 式中Vmax为最尚十处]曰仍、〇6. 根据权利要求3所述的基于多目标优化的纯电动车动力系统参数匹配方法，其特征 在于:车辆在平地上由VI加速到V2所需要的时间为加速性能指标的约束条件为： Tvl-^v2 ^ Ttag,vl-^v2 式中Ttag,vH2为VI加速到V2的加速性能指标。通过由VI加速至l」V2所需要的时间计算出不 同传动比下的〇_50km/h与50-80km/h加速时间，通过查表得到相应的i。7. 根据权利要求3所述的基于多目标优化的纯电动车动力系统参数匹配方法，其特征 在于:续航里程指标:在已知l〇〇km电耗Ekj-后，车辆续航里程约束下的池能量需求就可表 示为：式中:D为续航里程最低指标;Ewi为单体电池能量;hbat为电池放电效率。8. 根据权利要求3所述的基于多目标优化的纯电动车动力系统参数匹配方法，其特征 在于： 单项指标约束下的传动比可行域记为 Si= {ig |满足最低性能指标i的ig)· 式中i为注明的单项指标的序号； 对于固定传动比变速器的方案来说，同时满足6个单项指标的传动比可行域为：对于两挡传动比变速器来说， 和II挡能够实现的单项性能指 标集合分别为Μ与N，则I挡和II挡β 集合Μ与Ν必须满足:MUN={1，2,3,4,5,6}。
【专利摘要】本发明揭示了一种基于多目标优化的纯电动车动力系统参数匹配方法，该方法以最高车速、加速时间和100km电耗等多个整车性能指标作为优化目标，以传动比为优化变量建立参数匹配优化模型；再以该车型的最基本性能指标作为约束条件得到传动比的可行域，在可行域中采用多目标遗传算法对优化问题进行求解；求出固定传动比变速器和两挡变速器两种情况下的Pareto最优解集，作为备选方案集；综合对比不同电机的备选方案集，确定最终的参数匹配方案，并进行样车的开发。
【IPC分类】G06N3/12, G06F17/50
【公开号】CN105608299
【申请号】CN201610124457
【发明人】郭兴众, 殷松, 高文根, 裴荣娜, 刘浩浩, 王鹏
【申请人】安徽工程大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年3月4日