关键词：
有机化学
同系物筛选
模式切换规则
模式丰富性规则
性能反馈
摘要：
随着石油等不可再生资源的日益消耗,为了摆脱资源紧缺对社会发展的局限,政府大力支持新型能源的开发,各大车企越发重视新能源汽车的研究,混合动力电动汽车作为纯电动汽车的过渡车型,能够有效规避电池续航里程短和充电速度慢的诸多难题,降低传统汽车对燃油的需求量,成为了新能源汽车的重要发展方向之一。其中传动系统作为混合动力汽车的关键部分,决定着不同动力源之间的功率流动、控制着工作模式的选择,关系着车辆的动力驱动和燃油经济等性能。由于行星机构的高负载、大传动比和功率分流的特点,基于行星机构的混合动力传动系统已经被广泛应用于众多车型,行星排、调节元件和动力源的组合搭配满足了不同工况下运行模式的选择,全面提升汽车的性能水平。然而目前常用传动构型的种类较少,结构单一,必然存在众多优秀的传动构型未被发现,一种高效的传动系统的设计方案能够全面搜寻、筛选和评估潜在构型,扩宽混合动力汽车的发展道路。本文以此为目标,提出多行星排式混合动力传动系统的设计与优化方案。首先,源于图论模型和有机分子的相似性,探索传动系统和有机化合物的结构特点,引进有机官能团和有机化学反应的理论,为了更加直观、清晰地展示两者的关系,建立分子模型表示传动系统。以现有热门车型的传动系统为基础,断裂化学键,拆分传动系统,获取行星机构和动力源片段。以等价矩阵筛选行星机构的枚举结果。将动力源片段分组处理,以九类主动力源组的形式保存。然后,针对动力源组的对比分析,发现存在功能相同、结构互异的冗余组,即同系物,制定模式搜索规则、基准二叉树、模式切换规则,划分主动力源组的工作模式,统计工作模式中切换元件的工作情况,构建模式切换矩阵和主模式切换图谱。以逐步删除切换元件的方式,复现同类子组的结构,判断其是否满足模式切换规则。针对合格子组,以同系物的定义,删除冗余子组,保证动力源组的唯一性。其次,引用有机反应中新键的生成,匹配动力源组和行星机构,构成大量完整的多模传动系统。考虑到传动系统的可行性,制定模式有效的基准公式,提出模式的动力传递矩阵,评估每种传动系统每种模式的有效性,最终以模式丰富性的原则,保留工作模式完整的传动系统。最后,以动力驱动性和燃油经济性,综合评估传动系统的性能水平和设计方案的合理性。先以原地起步加速时间评估传动系统的各驱动模式的加速能力,摒弃驱动力过低的传动系统。制定模式切换的边界条件,以等效消耗最低策略评估动力源的工作效率、电池的荷电状态(State of Charge,SOC)、燃油消耗率和工作模式的切换情况,证明通过筛选的传动系统具备卓越的性能。同时反馈工作模式的使用情况至同系物筛选和模式丰富性筛选,避免合格传动系统的遗漏,形成闭环的设计方案。
