摘 要：減速器是電動(dòng)汽車(chē)上的重要部件，在保證汽車(chē)具有足夠動(dòng)力性能的同時(shí)，通過(guò)對(duì)減速器速比進(jìn)行調(diào)整，讓電機(jī)盡量工作在更高效地轉(zhuǎn)速和扭矩區(qū)間能提高整車(chē)經(jīng)濟(jì)性能。文章主要介紹采用Isight實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)減速器速比進(jìn)行分析和優(yōu)化，為今后傳動(dòng)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用提供較好的指導(dǎo)作用。

　　關(guān)鍵詞：減速器;速比優(yōu)化;AVL Cruise;性能目標(biāo);Isight

　　引言

　　減速器是電動(dòng)汽車(chē)的重要傳動(dòng)零部件，設(shè)計(jì)減速器時(shí)要用到資料有：汽車(chē)的種類(lèi)及用途，電機(jī)的參數(shù)(功率/轉(zhuǎn)速和扭矩/轉(zhuǎn)速)，最大車(chē)速，最大爬坡度，最大牽引力。為保證汽車(chē)必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，必須合理選擇減速器速比[1]。

　　本文基于電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性的性能要求，通過(guò)減速器速比基本計(jì)算對(duì)減速器速比進(jìn)行初級(jí)選型，再通過(guò)AVL Cruise建立模型進(jìn)行動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性仿真，通過(guò)Isight與AVL Cruise耦合以及Isight的優(yōu)化算法選擇最優(yōu)的減速器速比以確保電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性滿(mǎn)足性能目標(biāo)。

　　1 減速器速比的計(jì)算分析

　　不同的汽車(chē)，需要不同的減速器速比，其原因在于他們的使用條件不同，對(duì)整車(chē)性能要求不同，汽車(chē)本身的功率不同。而傳動(dòng)系統(tǒng)的速比與汽車(chē)的動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性有著密切的聯(lián)系。

　　1.1 動(dòng)力性能要求

　　就動(dòng)力性而言，減速器速比越大，加速性能及爬坡性能越好，但最高車(chē)速越低，為了滿(mǎn)足整車(chē)廠制定的加速性能、爬坡性能及最高車(chē)速目標(biāo)，需對(duì)減速器速比進(jìn)行計(jì)算分析。

　　1.1.1 最大通過(guò)性能

　　即汽車(chē)通過(guò)要求的最大坡道角度αmax坡道時(shí)，驅(qū)動(dòng)力應(yīng)大大于或等于此時(shí)的滾動(dòng)阻力和上坡阻力(加速阻力為零，空氣阻力忽略不計(jì))。用公式表達(dá)如下：

　　1.1.2 最高車(chē)速性能

　　即在無(wú)風(fēng)條件下，水平良好的瀝青路或水泥路面上汽車(chē)所能大到的最大行駛速度。首先最高車(chē)速越高要求的減速器速比越低，其次要求的電機(jī)功率越大，電動(dòng)汽車(chē)的最高車(chē)速也是整車(chē)動(dòng)力性能的一個(gè)重要指標(biāo)。

　　(1)速比要求

　　1.2 經(jīng)濟(jì)性能要求

　　電動(dòng)汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)性能一般定義為NEDC續(xù)航里程，利用AVL Cruise建立仿真模型可計(jì)算NEDC續(xù)航里程。如圖1所示。

　　2 利用Isight對(duì)減速器進(jìn)行速比優(yōu)化

　　2.1 整車(chē)動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性能評(píng)估

　　通過(guò)AVL Cruise對(duì)當(dāng)前車(chē)型的動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性仿真，評(píng)估計(jì)算結(jié)果與性能目標(biāo)差距，并據(jù)此判定是否需進(jìn)行減速器速比優(yōu)化。

　　性能目標(biāo)：速比優(yōu)化工作必須結(jié)合整車(chē)性能目標(biāo)來(lái)進(jìn)行，要求整車(chē)在優(yōu)化速比下各項(xiàng)性能指標(biāo)需達(dá)到或超過(guò)目標(biāo)。

　　2.2 數(shù)值優(yōu)化平臺(tái)Isight與性能仿真軟件Cruise耦合

　　Isight是一個(gè)多學(xué)科集成優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)，可以將數(shù)字技術(shù)、推理技術(shù)和設(shè)計(jì)探索技術(shù)有效融合，并將大量的需要人工完成的工作由軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化處理。

　　2.2.1 Isight優(yōu)化模型的建立

　　建立圖2 所示的Isight模型文件：

　　在設(shè)定的邊界條件下，Isight根據(jù)選擇算法的規(guī)則，自動(dòng)根據(jù)變量設(shè)定范圍調(diào)整變量值，并自動(dòng)計(jì)算并記錄各變量對(duì)應(yīng)的性能指標(biāo)，最后根據(jù)設(shè)定約束條件判斷計(jì)算結(jié)果是否滿(mǎn)足性能目標(biāo)。

　　2.2.2 Isight優(yōu)化結(jié)果及分析

　　Isight會(huì)根據(jù)速比的邊界條件和整車(chē)需要達(dá)到的性能目標(biāo)，然后以邊界條件和性能目標(biāo)為限制進(jìn)行優(yōu)化，可得到多組優(yōu)化速比。若始終無(wú)法滿(mǎn)足性能目標(biāo)，則需重新界定邊界條件或修正性能目標(biāo)。之后通過(guò)評(píng)審確定一組合適的速比，由設(shè)計(jì)部門(mén)進(jìn)行工程化分析。最后對(duì)設(shè)計(jì)部門(mén)的反饋的工程化速比進(jìn)行驗(yàn)證分析，若提供的優(yōu)化速比無(wú)法工程化或工程化速比無(wú)法滿(mǎn)足目標(biāo)，則需重新進(jìn)行優(yōu)化。

　　3 某電動(dòng)汽車(chē)減速器速比優(yōu)化分析

　　3.1 性能目標(biāo)確認(rèn)

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