动力系统优化对电池系统效率的影响

动力系统优化对电池系统效率的影响

各国都在致力于新型汽车技术的研发，以减少汽车行业对化石燃料的依赖。混合动力汽车则是实现该目标的有效途径。由于混合动力汽车电机的工作主要依赖于电池系统，因而电池系统成为混合动力汽车的一个重要组成部件。在电池系统众多参数中，最重要的参数是电池系统效率，其直接关系到混合动力汽车的燃油经济性。对混合动力汽车动力系统各部件参数与混合动力汽车电池系统效率之间的关系进行分析，通过优化动力系统各部件参数来达到优化电池系统效率目的。

电池系统效率是电池系统在一次完整的充放电过程中，能量输出与能量输入的比值。由于该比值在优化时不易被计算，因而将汽车的燃油消耗作为电池系统效率的等效值。优化目标车型为丰田普锐斯NHW10混合动力汽车，并将其参数值作为设计参考值。在Matlab/Simulink中建立汽车模型，汽车参数设定为质量1368kg、滚动阻力系数0.009、车身空气阻力系数0.29、正面迎风面积2m2。进行优化时，主要考虑动力系统的4个主要动力总成部件，分别是内燃机、发电机、电机和电池。因而优化设计参数为内燃机的最大功率、发电机的最大功率、电机的最大功率和电池的最大容量。将汽车在不同循环工况（城市循环工况和高速公路循环工况）下的燃油消耗作为优化目标。将汽车最大速度、最大加速度和最大爬坡度作为约束条件。优化算法采用遗传算法，优化设计参数的范围为设计参数参考值±5%。结果显示，通过对动力系统各部件参数的设计优化，在不降低汽车性能的前提下，汽车的燃油消耗能够改善2%。

Hillol Kumar Roy et al. SAE 2016-01-1214.

编译：陈丁跃