宋敏

摘 要：在汽車整車項目開發(fā)中動力總成的選型對經(jīng)濟性、動力性性能起著決定性作用。文章先分析已有的動力總成評價方法的側重點，提出結合主成分分析方法的動力總成選型方法，該方法能有效對汽車動力總成選型提供決策依據(jù)。

關鍵詞：動力總成;主成分分析方法選型評價方法

中圖分類號：U461.2 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2019）12-73-03

Abstract： The selection of powertrain plays a decisive role in the development of automobile project in terms of economy， power performance. In this paper， the emphasis of existing power assembly evaluation methods is analyzed， and a powertrain selection method combined with principal component analysis method is proposed. This method can effectively provide decision-making basis for vehicle power assembly selection.

Keywords： powertrain; Principal components analysis Selection Evaluation method

CLC NO.： U461.2 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2019）12-73-03

1 前言

動力總成選型主要是指對發(fā)動機總成、離合器或液力變矩器、變速器速比、主減速比、輪胎規(guī)格進行匹配。動力總成匹配決定著整車的經(jīng)濟性、動力性。當前動力總成選型評價方法主要分為基于整車性能指標和基于能量利用程度來評價。燃料經(jīng)濟性-加速時間評價方法能夠直觀地反應出整車動力性與經(jīng)濟性折中方法，但是不能體現(xiàn)對排放性能的影響[1];“蜘蛛圖”評價方法能夠用直觀圖形表示出各個評價指標與標準之間的優(yōu)劣，但是該方法給每個評價指標賦予相同的權重，并且當動力總成選型方案較多時，不容易通過圖形觀察[2];針對上述方法的不足，綜合評價體系被提出，基本思路為針對整車的每一項指標，采用有所側重，有所限制，綜合全面地考慮，但是該方法沒有針對各個指標的權重分配提出參考[3]。近年來，應用Hotelling在1933年提出的主成分分析法較為廣泛，利用降維的思想，把多指標轉化為少數(shù)幾個綜合指標[4]。郝圣杰等人采用主成分分析法對汽車操縱穩(wěn)定性進行評價[5];葉志偉在研究基于用戶打分的制動性能分析方法時，引入主成分分析方法提取出用戶較為敏感的指標[6]。

本文將主成分分析法引入汽車動力總成選型評價方法中，計算出涉及到的各個指標權重因子，為動力總成選型評價提供客觀參考依據(jù)，減少主觀性。

2 主成分分析法的基本原理與計算步驟

主成分分析法的原理是設法將原來變量重新組合成一組新的相互無關的幾個綜合變量，同時根據(jù)實際需要從中可以去除幾個較少的綜合變量后，盡可能多地反映原來變量的信息的統(tǒng)計方法。在數(shù)學上也是一種降維的方法，設法將原來眾多具有一定相關性（比如p個指標），重新組合成一組新的互相無關的綜合指標來代替原來的指標。

主成分分析法的計算步驟如下：

3 動力總成選型評價方法

3.1 動力總成選型評價方法總體構思

動力總成選型性能評價指標首要考慮有關政策法規(guī)的排放和燃油經(jīng)濟性要求，同時需要考慮企業(yè)技術水平和用戶需求;依據(jù)項目實際，提出構建動力總成選型評價體系的框架，如圖1所示。然后對不同動力總成方案采用主成分分析法進行計算，得出優(yōu)選方案。

3.2 動力總成選型法規(guī)

不同的動力總成性能指標都有不同的法規(guī)標準，現(xiàn)階段與傳統(tǒng)燃油車動力總成的動力性、經(jīng)濟性和排放性能有關的標準有：GB/T 12543-2009 汽車加速性能試驗，GB/T 12536- 1990 汽車滑行試驗方法，GB/T 12537-1990 汽車牽引力性能試驗方法，GB/T 12539-2018 汽車爬坡度試驗方法，GB/T 12544-2012 汽車最高車速試驗方法，GB 19578-2014 乘用車燃料消耗量限值，GB 27999-2014 乘用車燃料消耗量評價方法及指標，GB/T 19233-2008 輕型汽車燃料消耗量試驗方法， GB 18352.5-2013 輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第五階段），GB 18352.6-2016 輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）。

3.3 動力總成選型評價指標

動力總成性能指標包括動力性、燃油經(jīng)濟性、排放性、駕駛性、NVH性能等類指標，在動力總成方案選型階段，由于排放性、駕駛性和NVH性能仿真評估比較復雜，因此動力總成選型方法選取動力性、燃油經(jīng)濟性兩大大類指標;具體指標如下：

最高車速：汽車的最高車速是指在水平良好的路面上汽車所能達到的最高行駛速度，它不是瞬時值，而是可連續(xù)行駛一定距離的最高車速。

加速時間：加速時間表示汽車的加速能力，體現(xiàn)為在水平路面上所能達到的最大加速度，對平均行駛車速有著很大的影響。

最大爬坡度：汽車的上坡能力是用滿載（或某一載質量）時，汽車在良好路面上的最大爬坡度。實質上最大爬坡度是指I檔時的最大爬坡度。最大爬坡度代表了汽車的極限爬坡能力。

綜合工況百公里燃油消耗量：以4個市區(qū)循環(huán)和1個郊區(qū)循環(huán)（NEDC）行駛試驗工況來模擬實際車車運行狀況，并以其百公里燃油消耗量來評定相應行駛工況的燃油經(jīng)濟性。

3.4 動力總成選型過程

第一步：采用仿真計算軟件將不同動力總成方案的評價指標進行求解;

第二步：將不同動力總成方案和評價指標進行數(shù)據(jù)轉換，通過主成分分析計算求出各個指標權重系數(shù);

第三步：確定了各個指標權重后，需要將指標值中極大型指標和極小型指標進行區(qū)分，同時將指標數(shù)據(jù)轉換成無量綱、同級、正向可加的標準數(shù)據(jù)。轉換方法如下：

4 應用實例

現(xiàn)以開發(fā)的某款乘用車的動力總成選型為例進行評價，評價指標仿真數(shù)據(jù)結果如下表1所示，通過主成分分析法尋找出新的綜合指標，建立動力總成選型評價模型。

上表說明第1，2主成分包含原始變量近90%的信息，后面2個主成分僅包含10%的信息，所以不考慮。

從上表中可以清晰看出，3號動力總成組合主成分分析評價中得分最高，客觀反映了該動力總成的動力性與經(jīng)濟性均衡性最佳。

5 結論

本文針對現(xiàn)有在動力總成選型的優(yōu)化匹配和評價體系，提出基于主成分分析法的動力總成選型方法，該方法把相關的性能指標量綱歸一化，通過數(shù)值量化，可以把動力總成選型中所要考慮的指標均可以納入考慮。主要解決評價動力總成組合優(yōu)劣問題。該方法還可以引入其他動力總成性能指標如排放，NVH性評價指標使得評價更加客觀具體。

參考文獻

[1] 余志生.汽車理論[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[2] 吳樂欣.客車發(fā)動機與整車動力傳動系統(tǒng)優(yōu)化匹配研究[D].上海：同濟大學，2008.

[3] 倪計民，單炯毅，葉淑英.輕型車動力總成綜合性能評價體系的構建[J].汽車技術，2006（3）：30-34.

[4] 劉寧.工程目標決策研究[M].北京：中國水利水電出版社，2006.

[5] 郝圣杰，陸飛.主成分評價法在汽車操縱穩(wěn)定性評價上的應用[J].汽車工程師：2013.

[6] 葉志偉.汽車制動性能分析方法[J].科技與創(chuàng)新：2016.