曲轴

瞬时优化以系统在每个工作时的名义油耗最小

发布时间:2024/12/12 19:37:46   
瞬时优化能量管理策略

该能量管理控制策略以任意时刻能量损失最小为目标,它是在发动机最优工作曲线思想的基础上,对混合动力电动汽车在特定工况下整个动力系统的功率损失或名义油耗进行优化,可得到瞬时最优工作点,然后基于系统的瞬时最优工作点,对各个部件再进行动态分配。

通常的瞬时优化策略以减少名义油耗为其目标。它的思想是将电机的能量损耗转换为等效的发动机油耗,得到一张类似于发动机万有特性图的电机损耗图。电机的等效油耗与发动机的实际油耗之和称为名义油耗。瞬时优化模式从保证系统在每个工作时刻的名义油耗最小出发,进行转矩分配。也有的瞬时优化策略从功率损失出发,以动力系统中各部件的瞬时总功率损失最小为目标。

在这种策略中,发动机工作点不仅要根据油耗曲线来设定,还要考虑电池的荷电状态。由优化理论可知,瞬时最小值之和并不等于和的最小值,因此瞬时优化模式并不是全局最优的控制策略。

全局最优能量管理策略

全局最优控制策略是应用最优化方法和最优控制理论开发出来的混合动力分配控制策略,它是针对某个既定的驾驶循环工况,并且蓄电池的最终状态也要事先已知,然后根据当前状态,寻找实现目标状态的最佳路径,使整车的性能达到最优。

全局优化就是动态最优控制,经典的全局最优控制理论有变分法、极小值原理和动态规划三种方法。其中,混合动力电动汽车控制策略采用最多是贝尔曼动态规划理论。电力驱动技术的节能效果,除了使与之配合的原动机工作在高效区域,还来自于对制动能量的回馈。有研究表明,在城市驾驶工况下,大约有1/3到1/2的能量被消耗在制动过程中。

以具有代表性的日本10-15循环工况为例,在整个循环过程中,发动机产生的牵引能量的近50%都被制动过程消耗掉了。若能对制动能量进行有效回收,就可以极大地改善汽车的燃油经济性。

业内已普遍将制动能量回馈做为混合动力电动汽车的“门槛”技术,若没有此功能则一般不被称为混合动力电动汽车。在汽车发展的早期,人们就意识到回收制动能量可以提高整车运行效率。而最早的制动能量回馈系统设计,恰恰出现在混合动力电动汽车上,这与其电力驱动机构可以方便实现动能-电能转化有很大关系。

-年比利时生产的一款并联混合动力电动汽车Auto-mixte装备了一套被称为Henri-Pieper的动力系统。与内燃机曲轴共轴的电机在制动时可发电,并将电能储存到28个单体电池串联组成的电池组中。

电动汽车在19世纪末至20世纪初由于运行安静、无废气排放而受到人们青睐。以美国为例,在此期间的汽车保有量中,蒸汽机汽车占40%,电动汽车占38%,内燃机汽车只占22%。年,美国电动汽车的年产量达辆。

但受电机与电池性能的限制,随着内燃机技术与传动技术的不断发展,内燃机汽车渐渐超过电动汽车成为机动车的主流,电能储存式制动能量回馈技术的发展也停滞下来。随着全球能源危机的到来,汽车的节能显得日益重要。

适用于各类车辆、除电能储存式以外的制动能量回馈方式得到了发展,主要有液压/气压储能式和飞轮储能式。其中液压/气压储能式制动能量回馈有较多整车和零部件企业进行研究,已经形成较为成熟的方案。

到20世纪90年代,内燃机技术已日臻完善,节能减排余地逐渐减小,而汽车能源呈多样化发展趋势。因此,在电机与电池技术不断完善的前提下,电力驱动技术显现出很大的优势,电动汽车又进入快速发展时期。



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