動力系統優化對電池系統效率的影響

動力系統優化對電池系統效率的影響

各國都在致力于新型汽車技術的研發，以減少汽車行業對化石燃料的依賴。混合動力汽車則是實現該目標的有效途徑。由于混合動力汽車電機的工作主要依賴于電池系統，因而電池系統成為混合動力汽車的一個重要組成部件。在電池系統眾多參數中，最重要的參數是電池系統效率，其直接關系到混合動力汽車的燃油經濟性。對混合動力汽車動力系統各部件參數與混合動力汽車電池系統效率之間的關系進行分析，通過優化動力系統各部件參數來達到優化電池系統效率目的。

電池系統效率是電池系統在一次完整的充放電過程中，能量輸出與能量輸入的比值。由于該比值在優化時不易被計算，因而將汽車的燃油消耗作為電池系統效率的等效值。優化目標車型為豐田普銳斯NHW10混合動力汽車，并將其參數值作為設計參考值。在Matlab/Simulink中建立汽車模型，汽車參數設定為質量1368kg、滾動阻力系數0.009、車身空氣阻力系數0.29、正面迎風面積2m2。進行優化時，主要考慮動力系統的4個主要動力總成部件，分別是內燃機、發電機、電機和電池。因而優化設計參數為內燃機的最大功率、發電機的最大功率、電機的最大功率和電池的最大容量。將汽車在不同循環工況（城市循環工況和高速公路循環工況）下的燃油消耗作為優化目標。將汽車最大速度、最大加速度和最大爬坡度作為約束條件。優化算法采用遺傳算法，優化設計參數的范圍為設計參數參考值±5%。結果顯示，通過對動力系統各部件參數的設計優化，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