基于ADVISOR的电动汽车两档变速器整车性能仿真分析

摘  要：随着新能源汽车在我国不断发展壮大，对新能源汽车变速器与电机匹配要求也随之增高。由于新能源汽车采用电机作为动力输出，具有低转速大扭矩等等特点，所以一般新能源汽车采用两档变速器匹配电机。本文根据某型新能源汽车参数，对其变速器与整车匹配在CYC_UDDS工况下进行优化。

引言

传动系统不论在新能源汽车还是传统汽车上，都起着重要的作用。新能源汽车动力传动系设计就是合理地选择传动关键部件的参数，主要有传动基本形式选择，挡位设计，动力匹配等。本次仿真选用中间轴式，两档变速器。两轴式变速器结构较简单，档数较少（只有两个动力挡位，一个空挡，无倒挡，倒挡通过电机反转实现），故传动效率较高，同时噪声低。本文根据某型新能源汽车参数，对其变速器与整车匹配在CYC_UDDS工况下进行仿真。

1 整车参数选取

某型电动汽车整车参数：

外 形尺 寸（mm）：3465×1618×1500;轮 距（mm）：1420/1410;轴距 （mm）：2340;整备质量（kg）：1050;最大允许总质量（kg）：1425;轮胎：165/60R14;乘员数：5;最大设计车速（km/h）：101;额定功率Pe/KW ：13.97;额定转速ne/r/min：3500;额定转矩Te/ N·m：38.12。

本次仿真选用两档变速器。一档在常用低速段电机要好效率的运行以及要满足汽车爬坡功能的要求，二档在满足常用高速运行段时电机要保持在高效运行区，尽量降低此时的能源浪费。各档位传动比如下：一档传动比i1=3.67;二档传动比i2=2.45;主减速器传动比i3=4.89。

2 整车建模

ADVISOR主要用来对各种车辆的行驶状态和燃油经济性进行快速分析，涉及车种包括传统汽车、纯电动车及混合动力车型。首先，ADVISOR 软件依据所选道路的速度要求，将车辆速度发给车辆模块，车辆模块处理接受的信号后，并向其他模块发送处理请求，最终将请求信号发送到电源控制模块为止。接收到信号的电源模块，根据已预置的算法，计算得到实际功率的最大提供值，根据与实际功率流相同的方向利用正向仿真，从电源模块开始到轮轴模块，将已经计算得到的实际提供的速度值，通过正向仿真传递到下级组件。整车仿真模块，可以看到前后向仿真的仿真路径和数据流的走向。

3循环工况设置

目前 Advisor2002 软件可选择的行驶工况有三种，在显示界面的下拉菜单中“DriveCycle”、“Multiple Cycles”和“Test Procedure”即为三种行驶工况。本次选择“DriveCycle”行驶工况。二十几种标准循环工况在Advisor软件内置，用户可以根据需要选择合适的循环工况，通常常用的主要有美国城市驱动工况（CYC_UDDS）和欧洲驱动工况（ECE_EUDC），本文的仿真测试将选择纯电动汽车常用的美国城市驱动工况（CYC_UDDS）。

界面中找到 Acceleration Text 选项点击进入。在显示界面中，我们可根据要求对延迟换挡（Shift Delay）、测试结果（Test Results）、加速整车质量（MassParameters）等参数进行设置，需要另外在驱动系统中修改。本文在整个仿真过程中设置的数据为：0km/h～101km/h、40km/h～80km/h的加速时间，然后在加速度（Max accelrat）和最高车速（Max speed）这两个选项的前面打钩 。设置车辆爬坡性能仿真参数。最大爬坡度：25%，爬行时速35km/h，档位：1挡。

4 修改源码

4.1整车源码修改

在对系统进行仿真前，需要对整车源码进行修改外形尺寸、整备质量、轮胎直径等参数。整车参数将直接影响仿真结果。进入仿真页面，选择车辆类型：EV;选择车輛模型EV-1。

4.2变速器源码修改

本次仿真选用两档变速器，一档传动比：i1=3.67;二档传动比：i2=2.45;

主减速器传动比：i3=4.89。

选择变速器模型TX-5SPD。

5结果分析

5.1行驶性能结果

从仿真结果看，车辆行驶最大时速为71.7mph=114.72km/h，优于设计需求。0-60mhp，40-60mhp加速时间分别为5.7s和4.2s，均有着不错的加速能力表现。本次设计任务最高车速为101km/h，可以看出从最高车速上来看，本次设计的传动系统能够满足要求。相对比与市场现有的新能源车型，0-60mhp加速时间为5.7s，加速时间略长。通过分析，本次设计任务，给定的车辆质量为1050kg，加上5名乘客，每名乘客65kg计算，本次仿真的车辆总质量过重，这直接影响着车辆的加速能力。其次，最高车速高于设计值，可通过适当增大主减速器传动比来降低最高车速，同时提升加速性能。

6.结论

本次共计车辆满载（1050Kg+5*65Kg）共计行驶11.92Km，电池放电量从1.0降至0.92，耗电6%。计算得出，在CYC-UDDS美国测试工况下最大行驶里程200Km。电池能量转化率89%，传动部分，变速器箱传动效率95%，车辆行驶最大时速为114.72km/h，0-60mhp，40-60mhp加速时间分别为5.7s和4.2s。

通过本设计，可以充分体现出良好的传动系统对新能源汽车而言是非常有作用，可以很大程度地提车辆输出功率。通过ADVISOR仿真了车辆在CYC_UDDS工况下各类行驶数据，对各种车辆的行驶状态和燃油经济性进行快速分析，缩短了研发周期，可以快速帮助设计人员验证变速箱挡位设计合理性，对电动汽车变速器整车性能设计起着重要的意义。

参考文献：

[1]刘吉仁. 基于ADVISOR的纯电动汽车两档变速器传动比设计与仿真分析.

[2]张良， 宋秦中， 刘旭，等. 基于ADVISOR的混合动力汽车性能仿真研究[J]. 科技与创新， 2020（2）：3.

作者简介：

张倩，1989.01，女，汉族，河北张家口，硕士研究生，助理讲师，研究方向：汽车整车实验，整车热管理及整车性能匹配分析。