[发明专利]一种汽车变速器传动比优化方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种汽车变速器传动比优化方法及装置。

背景技术

汽车的动力由发动机产生，并由变速器输出至驱动桥中的主减速器，再由主减速器输出驱动车轮。汽车动力的发动机和传动系统与汽车使用工况匹配的好坏，直接关系到汽车的动力性能的发挥和燃料经济性的好坏。要想得到较合理的动力性和经济性，主要是依靠发动机与传动系统的合理匹配。在传统的汽车设计中，一般是根据已知条件，对传动系统参数进行选择，需要工程师通过动力计算和大量的试验工作确定传动参数。

由于仿真工具的限制，工程师仅能依据已有的发动机、变速器资源进行多方案匹配和选型工作，完成被动开发，无法找到获得最佳动力性和经济性的变速器速比。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种汽车变速器传动比优化方法，用于解决现有汽车设计过程中，只能根据现有发动机和变速器资源被动的进行选型和测试匹配，不仅工作量大，且无法得到动力性与经济性兼顾的问题。

本发明是这样实现的：

一种汽车变速器传动比优化方法，包括：

确定优化参数，将变速器各档位速比和主减速器速比设定为待优化参数；

根据汽车传动参数的优化目的建立目标函数；

建立约束条件，约束条件包括发动机的峰值输出功率和峰会输出扭矩，变速器档位个数，汽车动力性能参数范围以及燃油消耗参数范围；

根据发动机的动力参数、汽车的车身重量、汽车轮胎参数和所述目标函数建立数学优化模型，并采用在约束条件下多变量函数的寻优方法对模型求解，得到变速器和主减速器的优化速比；

将所述变速器和主减速器的优化速比输入动力性与经济性仿真匹配模型进行计算，判断是否满足动力性和经济性要求，若是，则结束，若否，则修改约束条件或优化模型再次对模型求解，并进行动力性与经济性仿真匹配模型仿真，直至满足动力性和经济性要求。

进一步的，所述汽车传动参数的优化目的包括最佳燃油经济性、最佳动力性或同时获得较佳的燃油经济性和动力性。

进一步的，在建立约束条件时，先根据公式D_0MAX＝((M_emax·X·η/R)-C_D·A·V_a²/21.15)/G，确定变速器直接档最大动力因数，其中，V_a＝0.377·R·n_e/X，M_emax为发动机最大转矩(N·m)，V_a为最高档时发动机最大转矩时的汽车车速，X为变速器最高档总传动比，η为动力传动系统传动效率，R为车轮滚动半径，C_D为风阻系数，A为迎风面积，n_e发动机转速；

再根据公式X(1)≥G·(f·cosx_max+sinx_max)·R/(M_emax·η)，确定变速器最大传动比X(1)，其中，X(1)为变速器1档总传动比，G为整车满载质量，f为轮胎滚动阻力系数，x_max为最大爬坡度角；

然后再根据公式：

确定变速器各中间档传动比，其中，n表示变速器总档位数，m表示变速器的第几档。

进一步的，变速器各中间档位的传动比的比值小于或等于1.7～1.8。

进一步的，所述约束条件下多变量函数的寻优方法包括等式约束条件下的消元法、拉格朗日乘子法、惩罚函数法、复合形法等。

为解决上述技术问题，本发明提供的另一技术方案为：

一种汽车变速器传动比优化装置，优化参数确定模块、目标函数建立模块、约束条件抓取模块、优化模块和仿真模块；

优化参数确定模块用于确定优化参数，将变速器各档位速比和主减速器速比设定为待优化参数；

目标函数建立模块用于根据汽车传动参数的优化目的建立目标函数；

约束条件抓取模块用于建立约束条件，约束条件包括发动机的峰值输出功率和峰会输出扭矩，变速器档位个数，汽车动力性能参数范围以及燃油消耗参数范围；

优化模块用于根据发动机的动力参数、汽车的车身重量、汽车轮胎参数和所述目标函数建立数学优化模型，并采用在约束条件下多变量函数的寻优方法对模型求解，得到变速器和主减速器的优化速比；

仿真模块用于将所述变速器和主减速器的优化速比输入动力性与经济性仿真匹配模型进行计算，判断是否满足动力性和经济性要求；