機械混合動力系統(tǒng)的飛輪拓撲優(yōu)化

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機械混合動力系統(tǒng)的飛輪拓撲優(yōu)化

通過向傳統(tǒng)的動力系統(tǒng)中添加一個飛輪和機械變速組件，機械混合動力系統(tǒng)在相對較低的成本下將極大改善乘用車輛的燃油經(jīng)濟性。提出了一種拓撲優(yōu)化飛輪尺寸的系統(tǒng)化方法，飛輪尺寸是機械混合動力系統(tǒng)的核心設(shè)計參數(shù)。拓撲是針對一個有限集進行優(yōu)化的，此有限集被包含在20多個現(xiàn)有的機械混合動力系統(tǒng)內(nèi)。在對有限集進行拓撲優(yōu)化后，優(yōu)選出4個動力系統(tǒng)作為進一步的研究對象。利用優(yōu)化能量控制器和模塊化組件模型，針對飛輪尺寸和3種駕駛循環(huán)計算每個混合動力系統(tǒng)的能源節(jié)約能力。基于組件的形式和大小估算機械混合動力系統(tǒng)優(yōu)化的成本。其它的規(guī)范標準如控制復(fù)雜性、離合器磨損、駕駛舒適性也被定性地評估出來，從而可綜合考慮其燃油節(jié)約能力和機械混合動力系統(tǒng)成本。結(jié)果顯示，優(yōu)選出的4個混合動力系統(tǒng)在乘用車整個行駛周期內(nèi)，燃油節(jié)約產(chǎn)生的效益要大于機械混合動力系統(tǒng)優(yōu)化成本50%。拓撲優(yōu)化時考慮了所有的優(yōu)化條件。經(jīng)過優(yōu)化的飛輪尺寸有儲存能量的容量，該容量基本上等同于車輛在城市工況下以50km/h速度行駛的動能。

從整體上看，此混合動力系統(tǒng)的優(yōu)化是成功的，能夠廣泛地用于當今混合動力汽車動力系統(tǒng)的設(shè)計和布置。

刊名：IEEE Transactions on Vehicular Technology（英）

刊期：2014年第9期

作者：Koos van Berkel et al

編譯：王也