動力系統(tǒng)優(yōu)化對電池系統(tǒng)效率的影響

動力系統(tǒng)優(yōu)化對電池系統(tǒng)效率的影響

各國都在致力于新型汽車技術(shù)的研發(fā)，以減少汽車行業(yè)對化石燃料的依賴?；旌蟿恿ζ噭t是實現(xiàn)該目標(biāo)的有效途徑。由于混合動力汽車電機的工作主要依賴于電池系統(tǒng)，因而電池系統(tǒng)成為混合動力汽車的一個重要組成部件。在電池系統(tǒng)眾多參數(shù)中，最重要的參數(shù)是電池系統(tǒng)效率，其直接關(guān)系到混合動力汽車的燃油經(jīng)濟性。對混合動力汽車動力系統(tǒng)各部件參數(shù)與混合動力汽車電池系統(tǒng)效率之間的關(guān)系進行分析，通過優(yōu)化動力系統(tǒng)各部件參數(shù)來達到優(yōu)化電池系統(tǒng)效率目的。

電池系統(tǒng)效率是電池系統(tǒng)在一次完整的充放電過程中，能量輸出與能量輸入的比值。由于該比值在優(yōu)化時不易被計算，因而將汽車的燃油消耗作為電池系統(tǒng)效率的等效值。優(yōu)化目標(biāo)車型為豐田普銳斯NHW10混合動力汽車，并將其參數(shù)值作為設(shè)計參考值。在Matlab/Simulink中建立汽車模型，汽車參數(shù)設(shè)定為質(zhì)量1368kg、滾動阻力系數(shù)0.009、車身空氣阻力系數(shù)0.29、正面迎風(fēng)面積2m2。進行優(yōu)化時，主要考慮動力系統(tǒng)的4個主要動力總成部件，分別是內(nèi)燃機、發(fā)電機、電機和電池。因而優(yōu)化設(shè)計參數(shù)為內(nèi)燃機的最大功率、發(fā)電機的最大功率、電機的最大功率和電池的最大容量。將汽車在不同循環(huán)工況（城市循環(huán)工況和高速公路循環(huán)工況）下的燃油消耗作為優(yōu)化目標(biāo)。將汽車最大速度、最大加速度和最大爬坡度作為約束條件。優(yōu)化算法采用遺傳算法，優(yōu)化設(shè)計參數(shù)的范圍為設(shè)計參數(shù)參考值±5%。結(jié)果顯示，通過對動力系統(tǒng)各部件參數(shù)的設(shè)計優(yōu)化，在不降低汽車性能的前提下，汽車的燃油消耗能夠改善2%。

Hillol Kumar Roy et al. SAE 2016-01-1214.

編譯：陳丁躍