基于能量分解分析方法提高动力总成效率的研究



基于能量分解分析方法提高动力总成效率的研究

车辆传动系统可被看作一个能量转换链，链内每个元件的最大特征即是其效率。对于传统的动力总成，由于其能量控制不是最优且存在能量耗散，因此其能量传输效率很低。如果能辨识出系统能量分解，即区分每个动力总成部件的能量损失，则将会实现能源节约，显著提高整个系统效率。在这种情况下，针对每个部件能量损失的预防措施才能获得应用。

基于上述观点介绍了柴油商用车动力总成的仿真研究。此项研究的目的是区分不同工况下系统内所涉及的能量流，并提出相应的技术解决方案，旨在减少燃料的消耗。采用Matlab/Simulink仿真模拟器（VECTRA）再现了车辆整个动力总成。基于能量分解分析方法，研究了动力总成能量流的辨识，从仿真的角度评估了一系列与动力总成控制逻辑相关的燃料节约措施，而这些措施则可减小发动机能量损失、在减速和制动工况中增加逆向功率的回收以及消除无用热机循环等。此外，还研究了一些特定案例，如修正传统的动力总成，引入新的架构实现一些常规功能（智能变速器+超速传动）；静态停车和起动；滑行控制；滑行状态下的动态停车和起动；基于能量回收的电池充电。

在真实环境（市区、市郊和高速公路）下进行了测试。测试的结果显示，相较于传统的动力总成，新的技术方案可使燃油消耗（市区、市郊和高速公路上燃油消耗的平均值）降低23%，减少了CO2的排放量。

给出的动力总成控制器主要有以下特点：①电子技术与智能控制相结合；②避免了在正向热机循环中发电，传统混合动力车辆动力总成效率降低的一个显著特征就是在正热机循环中发电；③采用了轻量化的硬件。

刊名：Applied Energy（英）

刊期：2014年第121卷

作者：Lorenzo Damiani et al

编译：张振伟