电动汽车变速器的能量最优设计与控制
系统与控制
2021-05-12 v1 系统与控制
摘要
本文提出了用于联合优化配备单个中央电动机(EM)的电动汽车变速器设计与控制的模型和优化算法。首先,在给定所需牵引功率的前提下,我们确定了电动机随转速变化的凸损耗模型。其次,我们利用该模型设计了计算高效的算法,以确定变速器的能量最优设计与控制策略。特别地,以最小化给定行驶循环下电动机能耗为目标,我们以闭式形式解析地计算出无级变速器(CVT)的最优速比轨迹以及固定速比变速器(FGT)的最优速比设计,同时结合凸分析与动态规划以迭代方式高效求解多速比变速器(MGT)的速比设计与控制的组合优化问题。第三,我们通过非线性仿真验证了模型,并用混合整数二次规划对方法的最优性进行基准测试。最后,我们在一个家用车的案例研究中展示了所提框架,借此利用方法的计算效率通过穷举搜索联合优化电动机尺寸。数值结果表明,与使用FGT和CVT相比,采用2速MGT可使电动汽车能耗分别降低3%和2.5%,而进一步增加挡位数甚至可能由于附加重量而产生不利影响。
引用
@article{arxiv.2105.05119,
title = {Energy-optimal Design and Control of Electric Vehicles' Transmissions},
author = {Juriaan van den Hurk and Mauro Salazar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.05119},
year = {2021}
}
备注
Submitted to the 2021 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference