基于ISG調(diào)控的柴油機(jī)余熱回收能源網(wǎng)絡(luò)能效優(yōu)化研究.pdf

1、內(nèi)燃機(jī)余熱回收利用技術(shù)作為提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的有效手段，受到業(yè)內(nèi)的高度重視。但余熱回收利用各環(huán)節(jié)效率特性存在差異，且耦合關(guān)系復(fù)雜，在道路運(yùn)行過(guò)程中充分發(fā)揮該技術(shù)的節(jié)油潛力還面臨重大挑戰(zhàn)。為此，本文提出了內(nèi)燃機(jī)-朗肯循環(huán)余熱回收發(fā)電-電池存儲(chǔ)-ISG電機(jī)和電動(dòng)冷卻附件協(xié)同用電完整的能源網(wǎng)絡(luò)構(gòu)型，以ISG電機(jī)作為主要調(diào)控手段，研究ISG電機(jī)及電池的匹配方法、揭示了ISG電機(jī)對(duì)能源網(wǎng)絡(luò)各環(huán)節(jié)效率的耦合調(diào)節(jié)規(guī)律，提出ISG電機(jī)調(diào)控能源網(wǎng)絡(luò)的綜合能

2、效優(yōu)化策略，旨在為能源網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化匹配及控制策略制定提供基礎(chǔ)規(guī)律。
　　首先，基于GT-Suite平臺(tái)建立了重型柴油機(jī)、朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)、熱管理附件用電系統(tǒng)、ISG電機(jī)總成系統(tǒng)及整車(chē)等性能模型，并通過(guò)開(kāi)發(fā)司機(jī)模型和道路工況模型，為能源網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了較為真實(shí)的道路運(yùn)行場(chǎng)景。在Simulink環(huán)境下開(kāi)發(fā)了一套基礎(chǔ)的控制器模型，將各大子系統(tǒng)進(jìn)行了有機(jī)集成，建立了完整的能源網(wǎng)絡(luò)全歷程仿真平臺(tái)，其廠(chǎng)家數(shù)據(jù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)標(biāo)，核心子系統(tǒng)的性能誤差在5％

3、以?xún)?nèi)。
　　其次，為解決ISG電機(jī)與電池的參數(shù)選擇問(wèn)題，從系統(tǒng)對(duì)ISG電機(jī)及電池對(duì)能量回收、儲(chǔ)存及使用的要求出發(fā)，研究電機(jī)功率及電池容量對(duì)系統(tǒng)能量回收及使用的制約規(guī)律，提出電機(jī)及電池參數(shù)匹配方法。為了解決能源網(wǎng)絡(luò)各環(huán)節(jié)效率特性存在差異，且耦合關(guān)系復(fù)雜所導(dǎo)致的控制難題，以ISG電機(jī)為主要調(diào)控手段，系統(tǒng)研究了ISG對(duì)能源網(wǎng)絡(luò)各環(huán)節(jié)效率和損失的調(diào)節(jié)規(guī)律，表明低負(fù)荷工況下對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)效率調(diào)控效果較大，高負(fù)荷工況下對(duì)電動(dòng)冷卻附件及電池的調(diào)控效果

4、較大。
　　最后，針對(duì)多能源協(xié)同優(yōu)化的問(wèn)題，將其可轉(zhuǎn)化得到的機(jī)械能作為統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)，建立了能源網(wǎng)絡(luò)的等效能耗模型。為應(yīng)對(duì)能源網(wǎng)絡(luò)中電能存在多來(lái)源及使用途徑，使能量品位發(fā)生變化，導(dǎo)致不合理充放電的問(wèn)題，根據(jù)實(shí)時(shí)運(yùn)行效率對(duì)等效能耗系數(shù)進(jìn)行修正。引入回收能量利用率，解決能源網(wǎng)絡(luò)的能量平衡問(wèn)題。在道路工況下驗(yàn)證策略效果，結(jié)果表明:策略減小了33％的充放電損失，維持了電池SOC平衡;不同工況下能源網(wǎng)絡(luò)節(jié)油潛力為8.9～18.2％，且在低速