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南京工程學(xué)院車(chē)輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
附錄B：英文資料翻譯
穩(wěn)態(tài)和內(nèi)燃機(jī)怠速控制策略優(yōu)化
混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)
STEADY-STATE AND IDLE OPTIMIZATION OF INTERNAL COMBUSTION ENGING CONTROL STRATEGIES FOR HYBRID ELECTRIC VEHICLES
作者： WANG Feng，MAO Xiaojian，YANG Lin，ZHUO Bin
作者單位： School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong，University,Shanghai 200240,China
刊名： 機(jī)械工程學(xué)報(bào)（英文版）
英文刊名： CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
年，卷（期）： 2008，21（2）
被引用次數(shù)： 1次
摘要：一種新的穩(wěn)態(tài)優(yōu)化（SSO）的內(nèi)燃機(jī)（ICE）的戰(zhàn)略，提出最大限度地提高混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)輛的整體動(dòng)力，效率。其中內(nèi)燃機(jī)效率，電動(dòng)機(jī)（EM）的效率和能量存儲(chǔ)設(shè)備都明確地考慮進(jìn)去，此外，根據(jù)使用的新型內(nèi)燃機(jī)戰(zhàn)略SSO的看法，一種新型的ICE閑置優(yōu)化戰(zhàn)略的實(shí)施用以獲得最佳的閑置工作點(diǎn)和相應(yīng)的最優(yōu)停車(chē)的EM發(fā)電功率工作點(diǎn)。模擬結(jié)果表明，通過(guò)新的SSO的追求效率方法，潛在的燃油經(jīng)濟(jì)性相對(duì)于傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)一個(gè)只有優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)效率的戰(zhàn)略而言得到改善，每個(gè)電壓的增加和燃料消耗的減少在停車(chē)收費(fèi)時(shí)都以新穎的ICE戰(zhàn)略優(yōu)化了很多閑置。
關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē) 內(nèi)燃機(jī) 穩(wěn)態(tài)優(yōu)化 閑置優(yōu)化 能源轉(zhuǎn)換
0 引言
處在高效率的工作點(diǎn)或地區(qū)運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)（ICE）可以有效地改善混合電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性。穩(wěn)態(tài)優(yōu)化（SSO）的內(nèi)燃機(jī)可以通過(guò)使用的電動(dòng)馬達(dá)（EM）的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)工作。內(nèi)燃機(jī)的穩(wěn)態(tài)優(yōu)化能維持儲(chǔ)能器件的電壓平衡模塊，如在本次研究中的超級(jí)電容器。內(nèi)燃機(jī)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化的過(guò)程，就是通過(guò)擴(kuò)大電動(dòng)油門(mén)使ICE的扭矩增大，而內(nèi)燃機(jī)的的轉(zhuǎn)度保持不變。內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電磁轉(zhuǎn)矩增量用來(lái)給超級(jí)電容器充電。后來(lái)，在超級(jí)電容器中儲(chǔ)存的能量可以被重新用于推進(jìn)隨后的加速車(chē)輛。內(nèi)燃機(jī)的穩(wěn)態(tài)優(yōu)化通過(guò)積極的充電而提高了效率。認(rèn)為必須解決的問(wèn)題包括：什么是ICE的最佳工作點(diǎn)？在內(nèi)燃機(jī)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化期什么是最佳的發(fā)電效率？
傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)控制策略SSO是基于優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)的效率，而傳統(tǒng)優(yōu)化戰(zhàn)略的主要問(wèn)題并沒(méi)有考慮到動(dòng)力總成元件的效率，如電動(dòng)機(jī)和超級(jí)電容器。當(dāng)在整體動(dòng)力系統(tǒng)的功率傳輸過(guò)程中，功率損失嚴(yán)重。
在停車(chē)期間，如果超級(jí)電容器電壓低于一定水平，在ICE不能自動(dòng)停止。相比傳統(tǒng)的閑置電磁驅(qū)動(dòng)超級(jí)電容器充電，在ICE工作于閑置運(yùn)行工作點(diǎn)時(shí)能產(chǎn)生更多的電力。因此，內(nèi)燃機(jī)的閑置優(yōu)化問(wèn)題出現(xiàn)了。
目前的研究有兩個(gè)目的：制訂新戰(zhàn)略的內(nèi)燃機(jī)SSO以最大限度的提高動(dòng)力總成的整體效率；運(yùn)用新的SSO內(nèi)燃機(jī)戰(zhàn)略的看法，提出了一種新的內(nèi)燃機(jī)戰(zhàn)略閑置優(yōu)化找出最佳的內(nèi)燃機(jī)閑置工作點(diǎn)和相應(yīng)的最優(yōu)發(fā)電功率的閑置停車(chē)工作點(diǎn)。
1 系統(tǒng)配置
一個(gè)平行集成起動(dòng)發(fā)電機(jī)配置（ISG型）混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)圖如圖1所示。
圖1 平行集成起動(dòng)發(fā)電機(jī)配置混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)
該汽車(chē)的參數(shù)和動(dòng)力總成參數(shù)如表1所示。
表1 車(chē)輛參數(shù)和動(dòng)力總成
元件
參數(shù)
值
車(chē)輛
汽車(chē)總質(zhì)量 m/kg
風(fēng)阻系數(shù)
迎風(fēng)面積 A/m2
車(chē)輪半徑 r/m
最終傳動(dòng)比
變速箱比
1300
0.335
1.8
0.19
4.31
3.18-0.70
內(nèi)燃機(jī)
位移 V/L
最大功率
1.5
62
電動(dòng)機(jī)
最大功率
基速
6
1500
超級(jí)電容器
額定電壓U/V
容量 C/F
42
200
因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)通過(guò)同一根軸連接，所以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速相等。
表1表明，有兩個(gè)能量路徑推動(dòng)電動(dòng)車(chē)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，能量從已經(jīng)通過(guò)內(nèi)燃機(jī)充電的超級(jí)電容器中出來(lái)。電能從內(nèi)燃機(jī)流向作為發(fā)電機(jī)的電動(dòng)機(jī)，給超級(jí)電容器充電，然后從超級(jí)電容器放電流向用作電動(dòng)機(jī)的發(fā)電機(jī)，這部分效率須給予分析。
超級(jí)電容器的頻繁快速的充放電有利于改善汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性。
2 穩(wěn)態(tài)優(yōu)化
該1.5L汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)如圖2所示。
圖2 1.5L汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的特性
實(shí)線和虛線代表了內(nèi)燃機(jī)的最大效率和最大扭據(jù)。相對(duì)地，圖2表示，對(duì)于一個(gè)固定的發(fā)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)矩逐漸增加至最大轉(zhuǎn)矩過(guò)程中，內(nèi)燃機(jī)的燃油消耗率會(huì)逐漸降低。相反的，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)矩在和之間時(shí)，燃油消耗率會(huì)增加。
內(nèi)燃機(jī)的工作點(diǎn)從一個(gè)變成兩個(gè)，而內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)矩不變，如圖2所示。由于動(dòng)力系統(tǒng)容量的限制，定義為的TICE_2的最大值是+與的最小值。
3 閑置優(yōu)化
對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的穩(wěn)態(tài)優(yōu)化而言，內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速這個(gè)變量是恒定的。內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)矩是單參數(shù)的優(yōu)化問(wèn)題。然而，對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的閑置優(yōu)化問(wèn)題，則涉及到兩個(gè)參數(shù)，即發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。
傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)閑置優(yōu)化策略的方法是，內(nèi)燃機(jī)的電壓越低，其相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩越大。此外，傳統(tǒng)的優(yōu)化策略中的怠速和轉(zhuǎn)矩可用如下公式表示
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