采用無級變速器的混合動力燃氣熱泵系統(tǒng)的仿真與優(yōu)化策略.pdf

1、在混合動力燃氣熱泵的研究中，由于動力傳動系統(tǒng)影響著發(fā)動機的運行工況和整個系統(tǒng)的能源利用率，因此穩(wěn)定而又高效的傳動裝置是優(yōu)化混合動力燃氣熱泵系統(tǒng)的一個新的研究方向。本文將無級變速器引入到混合動力燃氣熱泵系統(tǒng)中，并對系統(tǒng)的能量管理控制策略進行了研究。能量管理策略主要包含驅(qū)動系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)。具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)對混合動力燃氣熱泵系統(tǒng)進行了分類。用驅(qū)動系熱效率來衡量整個系統(tǒng)的燃氣經(jīng)濟性以選取混合動力燃氣熱泵系統(tǒng)的最佳結(jié)構(gòu)形式，并

2、最終確定最優(yōu)結(jié)構(gòu)為并聯(lián)式。
　　(2)對采用無級變速器的混合動力燃氣熱泵系統(tǒng)的主要部件進行建模。驅(qū)動系統(tǒng)中，確定了發(fā)動機熱效率、電機充放電效率隨轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系，蓄電池的SOC（蓄電池剩余電量）范圍和充放電效率范圍，以及無級變速器的大致速比范圍為0.95～4.8。熱泵系統(tǒng)中，通過對壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥的建模，搭建了熱泵系統(tǒng)的仿真平臺。
　　(3)提出了基于驅(qū)動系熱效率最優(yōu)為目標函數(shù)的邏輯門限控制策略。選取蓄電池

3、SOC上下限和發(fā)動機經(jīng)濟區(qū)功率上下限作為控制策略的門限值，并制定獲得發(fā)動機和電機的最佳曲線的方法。在搭建的仿真平臺上進行分析，獲得相關(guān)參數(shù)的變化曲線。將基于邏輯門限（采用無級變速器）的系統(tǒng)驅(qū)動系熱效率與基于邏輯門限的多級定速比系統(tǒng)驅(qū)動系熱效率進行比較。得出在模式C（發(fā)動機驅(qū)動熱泵系統(tǒng)并對蓄電池充電）、模式D（發(fā)動機單獨驅(qū)動熱泵系統(tǒng)）、模式E（發(fā)動機和電機共同驅(qū)動熱泵系統(tǒng)）時，采用無級變速器的系統(tǒng)的驅(qū)動系平均熱效率比定速比系統(tǒng)的驅(qū)動系平均

4、熱效率分別大5.7％、3.3％、2.7％。
　　(4)提出了基于等效能量消耗最小為優(yōu)化目標的瞬時優(yōu)化控制策略，引入等效因子和懲罰函數(shù)以修正目標函數(shù)。制定了瞬時優(yōu)化控制策略執(zhí)行流程并搭建了仿真平臺。獲得在該控制策略下模式的切換規(guī)律以及發(fā)動機和電機的扭矩分配、無級變速器速比、蓄電池SOC、等效能量分配等的變化。
　　(5)對所提出的兩種控制策略的系統(tǒng)與基于邏輯門限控制策略的多級定速比系統(tǒng)主要從燃氣消耗率、燃氣消耗量和余熱回收三個