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2021.07.02
来源:马明霞, 桂经良, 孙立鹏, 宁廷会/潍柴动力股份有限公司混合动力系统较传统动力总成系统增加了电机、电池。使发动机工况点可以在发动机、 电机、电池限制范围内实现扭矩解耦,优化整车经济性。下面给出一种以燃油消耗 最低为目的的混合动力系统发动机工况点调整方法。本文以单轴并联系统的应用为例介绍,方法可以扩展到满足电机调节发动机工况点的相应系统中。1. 发动机工况点调整情况分类图1单轴并联系统结构如图1所示,在此不介绍变速器换挡的优化方法,只介绍利用电机、动力电池对发动机工况点的调整方法的标定实现。发动机热效率在全工作区间—般是 平顺变化的,在定转速、扭矩变化大于某—定值的情况下,存在单位时间油耗量随功率升高而升高,随功率降低而降低 的趋势。计算可忧化范围内所有离散工况点的等效燃油消耗 率,根据等效燃油消耗率结合零部件动态路径,合理优化发动机工况点。对于单轴并联系统,发动机工况点只具有扭矩优化度,扭矩优化又分两种情况:发电——通过电机发电提高发动机负荷;助力——通过电机助力降低发动机负荷。助力又分为两种情况:变速器输入轴需求超过发动机外特性,电机已经助力,为改善发动机工况点继续助力;变速器输入轴 需求没有超过发动机外特性,为改善发动机工况点电机助力。下面对上述情况详细说明, 发动机初始工况点及改变后工况点相对位置如图2所示。图22. 发动机工况点调整-发电不经过扭矩优化, 发动机工况点处于中低负荷时, 发动机热效率偏低, 使电机处于发电状态, 提高发动机负荷, 从而提高发动机热效率。基干发电等效燃油消耗率合理调整发 动机发电工况。发电等效燃油消耗率计算原理如下。3. 发动机工况点调整-助力3.1 初始工况点未超过发动机外特性如何合理分配混合动力系统中能量回收及发电电量,即如何通过电机助力来调整发动机工况点。在单轴并联系统中,模式切换(纯电动模式到混动模式的切换)是电机助力的一种特殊情况——电机完全助力。当初始工况点未超过发动机外特性时,电机助力等效燃油消耗率计算原理如下。4. 标定实现基于电机发电等效燃油消耗率MPP、初始工况点未超过发动机外特性时电机助力等效燃油消耗率MPP、初始工况点超过发动机外特性时电机持续助力等效燃油消耗率MPP,混合动力系统运行特定要求工况下, 要求电池电量保持平衡, 则:5. 应用实例本文以16.5t单轴并联公交车系统为例,对比发动机工况点按照等效燃油消耗率调整前后的实车道路气耗。单轴并联公交车动力总成配置参数见表1。表1国标GB/T 197S6-201S规定了该车型的试验工况CCBC及试验方法。CCBC运行工况如图3所示。图3标定前后实车道路测试发动机工况点如图4、图5所示。图4图5根据气耗结果, 基于等效燃油消耗率调整发动机工况点,使气耗降低2.1m³/100km, 有效提高整车经济性。
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