内容简介：: 南京工程学院车辆工程系本科毕业设计（论文）附录B：英文资料翻译稳态和内燃机怠速控制策略优化混合动力电动汽车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作者单位： School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong，University,Shanghai 200240,China刊名：机械工程学报（英文版）英文刊名： CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING年，卷（期）： 2008，21（2）被引用次数： 1次摘要：一种新的稳态优化（SSO）的内燃机（ICE）的战略，提出最大限度地提高混合动力电动车辆的整体动力，效率。其中内燃机效率，电动机（EM）的效率和能量存储设备都明确地考虑进去，此外，根据使用的新型内燃机战略SSO的看法，一种新型的ICE闲置优化战略的实施用以获得最佳的闲置工作点和相应的最优停车的EM发电功率工作点。模拟结果表明，通过新的SSO的追求效率方法，潜在的燃油经济性相对于传统的实现一个只有优化内燃机效率的战略而言得到改善，每个电压的增加和燃料消耗的减少在停车收费时都以新颖的ICE战略优化了很多闲置。关键词：混合动力电动车内燃机稳态优化闲置优化能源转换0 引言处在高效率的工作点或地区运行的内燃机（ICE）可以有效地改善混合电动汽车电动汽车的燃油经济性。稳态优化（SSO）的内燃机可以通过使用的电动马达（EM）的特点实现这项工作。内燃机的稳态优化能维持储能器件的电压平衡模块，如在本次研究中的超级电容器。内燃机稳态优化的过程，就是通过扩大电动油门使ICE的扭矩增大，而内燃机的的转度保持不变。内燃机驱动器的电磁转矩增量用来给超级电容器充电。后来，在超级电容器中储存的能量可以被重新用于推进随后的加速车辆。内燃机的稳态优化通过积极的充电而提高了效率。认为必须解决的问题包括：什么是ICE的最佳工作点？在内燃机稳态优化期什么是最佳的发电效率？传统的内燃机控制策略SSO是基于优化内燃机的效率，而传统优化战略的主要问题并没有考虑到动力总成元件的效率，如电动机和超级电容器。当在整体动力系统的功率传输过程中，功率损失严重。在停车期间，如果超级电容器电压低于一定水平，在ICE不能自动停止。相比传统的闲置电磁驱动超级电容器充电，在ICE工作于闲置运行工作点时能产生更多的电力。因此，内燃机的闲置优化问题出现了。目前的研究有两个目的：制订新战略的内燃机SSO以最大限度的提高动力总成的整体效率；运用新的SSO内燃机战略的看法，提出了一种新的内燃机战略闲置优化找出最佳的内燃机闲置工作点和相应的最优发电功率的闲置停车工作点。1 系统配置一个平行集成起动发电机配置（ISG型）混合动力电动汽车图如图1所示。图1 平行集成起动发电机配置混合动力电动汽车该汽车的参数和动力总成参数如表1所示。表1 车辆参数和动力总成元件参数值车辆汽车总质量 m/kg风阻系数迎风面积 A/m2车轮半径 r/m最终传动比变速箱比 13000.3351.80.194.313.18-0.70内燃机位移 V/L最大功率 1.562电动机最大功率基速61500超级电容器额定电压U/V容量 C/F42200因为内燃机和电动机通过同一根轴连接，所以发动机转速和内燃机转速相等。表1表明，有两个能量路径推动电动车。当电动机工作时，能量从已经通过内燃机充电的超级电容器中出来。电能从内燃机流向作为发电机的电动机，给超级电容器充电，然后从超级电容器放电流向用作电动机的发电机，这部分效率须给予分析。超级电容器的频繁快速的充放电有利于改善汽车的燃油经济性。2 稳态优化该1.5L汽油发动机的特点如图2所示。图2 1.5L汽油发动机的特性实线和虚线代表了内燃机的最大效率和最大扭据。相对地，图2表示，对于一个固定的发内燃机转速，当内燃机的转矩逐渐增加至最大转矩过程中，内燃机的燃油消耗率会逐渐降低。相反的，当内燃机的转矩在和之间时，燃油消耗率会增加。内燃机的工作点从一个变成两个，而内燃机的转矩不变，如图2所示。由于动力系统容量的限制，定义为的TICE_2的最大值是+与的最小值。3 闲置优化对于内燃机的稳态优化而言，内燃机的转速这个变量是恒定的。内燃机的转矩是单参数的优化问题。然而，对于内燃机的闲置优化问题，则涉及到两个参数，即发动机转速和发动机转矩。传统的内燃机闲置优化策略的方法是，内燃机的电压越低，其相应的转矩越大。此外，传统的优化策略中的怠速和转矩可用如下公式表示Tidlepre=U1TmU1-U2U-U20 UminUU1U1UU2 U2UUmax此处 c 常数、标准参数在下的最大扭据最高电压和最低电压分别是30V和50V。最佳怠速是常数，在此系统中相当于每分钟一千转。当电压高于40V时，转矩开始从降低至0，直到电压达到48V。传统的内燃机闲置策略的关键问题是没有考虑到动力总成的总体效率和能量损失。通过上述提到的最新的内燃机稳态优化策略，一种新的内燃机闲置优化策略被加以运用，以期获得内燃机的最佳操作工作点和电动机相应的最优发电停车功率。在对传统的车辆一个闲置的经营点的速度控制是由速度关闭旁通阀通过闲置循环，使内燃机的指示功率等于机械的功率损耗。因此，内燃机的有效输出转矩和电压等于0。4 模拟结果正向混合动力电动汽车仿真模型，已经通过中国上海交通大学的MATLAB/Simulink的实验，并被内燃机的闲置优化策略和稳态优化策略运用于该项目。4.1 稳态优化中国城市的驾驶瞬态循环状态条件的典型模拟周期是初始值38V。在确定内燃机的稳态优化发生和退出条件后，模拟便开始了。图3显示了出自于内燃机稳态优化的速度和转矩的工作点与相应的发生时间。从中可以看出内燃机趋向于工作在低转矩区域。图3 内燃机稳态优化的可工作点图4中的实线和虚线分别代表了在两种优化策略下超级电容器的电压值。大量的模拟结果表明，在不同的初始电压值和驾驶周期下，内燃机的稳态优化策略在维持超级电容器的电压方面起到了效果。图4 在内燃机稳态优作用下的超级电容器电压值4.2 闲置优化初始的电压值和间隔充电时间分别为38V和20s。电压的增加随着内燃机工作点的变化如图5所示。图5a显示的一个是在新的闲置优化策略下电压从38V到49.13V上升的情况，另一个是在传统优化策略下电压从38V到44.12V上升的情况。图5b则说明内燃机工作点和新的优化策略是相同的。图6显示的是以两种优化策略在图上绘制的电动机工作点的效率。图7显示的是以两种优化策略在图上绘制的超级电容器的工作点。图5 在间隔充电期的优化结果图6 电动机工作点图7 超级电容器的工作点每电压增量的燃油消耗量定义为：Qv=QU此处 Q燃油经济性 U超级电容器电压增量动力总成零部件和燃料消耗的平均效率列于表2。表2 内燃机的闲置优化结果参数新战略传统战略内燃机平均效率 /%电动机平均效率 /%超级电容器平均效率 /%燃油消耗率 Q/g电压增量 U/V增量 /(g.V-1)减量 r/%24.8484.1196.1111.3111.131.01610.123.5181.1097.726.926.121.130- 此内燃机和电动机的效率都比新的内燃机闲置优化策略的效率要高。然而，超级电容器的效率却是相反的。此外，在内燃机新的闲置优化策略中，相当于1.016，而在传统的内燃机策略中，相当于1.130。由此可以得出如下结论：通过使用新的内燃机闲置优化策略，增量的作用值下降了10.1%。5 结论混合动力电动车的新的稳态优化策略是以期望制定最大限度地提高整体动力总成的效率。通过考虑功率转换效率达到在内燃机和其他动力总成元件间的效率均恒。内燃机的闲置优化策略是通过运用新的稳态优化策略以提出寻找内燃机的最优闲置工作点和相应的最佳停车发电功率的电动马达。结果表明，通过新的稳态优化策略，燃料功率损耗少，燃油经济性得到改善。此外，新的内燃机闲置优化策略在间隔充电期其每电压的较低燃油消耗率方面取得成功。参考文献1. JOHNSON V H.WIPKE K B.RAUSEN D J HEV control strategy for real-time optimization of fuel economy and emissionsSAE Paper 2000-01-154320002. PAGANELLI G.ERCOLE G.BRAHMA A General supervisory control policy for the energy optimization of charge-sustaining hybrid electric vehicles 2001(04)3. NIELS J S.MUTASIM A S.NAIM A K Energy management strategies for parallel hybrid vehicles using fuzzy logic 2003(02)4. SALVATORE C Proposal and evaluation of dynamic assignment of priorities in CAN 2006(05)5. PU Jinhuan.YIN Chengliang. ZHANG Jianwu Modeling and developme

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