SC7130純電動汽車參數(shù)匹配設計【含CAD圖紙+文檔全套】

喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 譯文 綜合節(jié)能減排管理的混合動力車的后處理 摘要—混合動力車的能源管理通常涉及車輛動力總成,而排放管理跟內(nèi)燃機和后處理系統(tǒng)是息息相關的。為了在燃油經(jīng)濟性和污染物排放方面取得最大的成績,有人提出了集成動力（IPC）基本模型的概念。 基于最優(yōu)控制和等效消耗最小控制策略,本文提出了一種新的IPC策略為一系列混合動力電動重型車輛提供了SCR(選擇性催化還原)DeNOx后處理系統(tǒng)。該策略利用動態(tài)控制模型合并雙方的動力元件以及后處理系統(tǒng)。 仿真結果說明IPC如何能夠權衡運營成本(包括燃料使用和AdBlue劑量)與尾氣的排放量。 1. 介紹 混合動力傳動系統(tǒng)與典型綠色環(huán)保標志有著密切聯(lián)系，通過減少燃料的消耗和他們的二氧化碳減排。本著這個推理控制策略的研究主要是在混合動力系統(tǒng)主要能源管理策略。 目前,優(yōu)秀的書籍和論文出現(xiàn)能源管理策略HEVs描述。大部分的工作評估控制目標減少二氧化碳的排放,在某些情況下,其他有害排放如碳氫化合物(HC)、氧化氮(NO)和可吸入顆粒物包含加權因子。然而,大多數(shù)策略被限制為engine-out排放量而不注重后處理系統(tǒng)動態(tài)的影響在最后尾氣的排放。大多數(shù)策略引擎限制排放,而沒有注意的動態(tài)影響后處理系統(tǒng)在最后尾氣排放。 這些年來嚴格的立法在車輛尾氣排放出現(xiàn)類型批準。介紹了催化轉化器的后處理系統(tǒng)來減少危險排放至可以忽略的水平，對影響其性能的后處理系統(tǒng)主要是溫度和催化劑磚的排氣流動空間速度。一般而言,當轉換效率低于起燃溫度時它是一個較小的催化轉化器。一個快速催化轉化器的策略是可取的預熱期間限制汽車尾氣排放的污染。但是,這通常需要由內(nèi)燃機產(chǎn)生的額外的熱量。為了更好的平衡內(nèi)燃機的燃料使用和減排管理、能源管理和排放管理將成為未來HEVs不可缺少的部分。本文提出了一種監(jiān)督控制策略,并對提出了動力總成控制(IPC)采收率,合并兩種能量流管理和排放管理。在冷排放期間排放管理起了主要作用,然而當后處理系統(tǒng)溫度達到限制溫度時，問題就轉移到能量管理上。更確切地說,在滿足對有害排放,剩余的自由性能會被利用,獲得最大的性能在能源效率和相關的二氧化碳排放。類似的概念也進行了討論。由于動力行為的后處理系統(tǒng)主導其轉化效率,基于模型的方法是一種有效的IPC的策略。 2. 系統(tǒng)描述 圖1 .汽車動力總成和后處理系統(tǒng) 本文提出一種基于IPC的策略是提出一種基于IPC策略是由重型不包括卡車的配備一個系列混合動力電動動力系統(tǒng)。選擇性催化還原(SCR)技術用于排氣后處理系統(tǒng),能達到最小的零排放水平。動力系統(tǒng)的拓撲結構,結合策略合作關系SCR后處理系統(tǒng),被描繪在圖1。 A.動力模型 汽車動力總成是一個復雜的動態(tài)系統(tǒng)。為了控制發(fā)展,然而,一個簡化后的車輛模型用于描述車輛的主要特征。作為主要的能源是內(nèi)燃機。內(nèi)燃機的速度和轉矩用[rad/ s]和[N.m]來計量,燃料質量流量[g /s]可從燃料消耗圖中得到。內(nèi)燃機的功率P[W]等于 發(fā)電機通過高壓總線和內(nèi)燃機與供電裝置連接，其功率（W）。損失出現(xiàn)在發(fā)電機模型中的靜態(tài)效率： 電機照顧推進電力(W)。類似于發(fā)電機、電動機的損耗在效率圖中。在車輛減速,電機制動能量通過操作發(fā)電機模式?？傊?由這些模型的電機有： 電池可儲存剩余能量。其模型可分解成兩個要素:電池效率和模塊存儲設備(請參見圖1)。電池效率： 一個集成器是用于跟蹤能量儲存在電池中: 最后,模型的高壓直流母線脫離損失連接電機和發(fā)電機電池存儲器: B. SCR后處理模型 策略合作關系SCR后處理系統(tǒng)是建立從釩催化劑AdBlue磚伴隨著給藥系統(tǒng)。模型存在的這個策略合作關系SCR技術,即生產(chǎn)模型考慮氨(NH3)存儲在催化劑表面改進的反應,在瞬態(tài)情況下沒有轉換效率。由于精度比較高,這些模型一般用來發(fā)展AdBlue給藥策略。然而,并不是所有的策略合作關系SCR系統(tǒng)細節(jié)時必須考慮發(fā)展策略。監(jiān)督IPCP策略一般只考慮(慢動態(tài))策略合作關系SCR特點,而給藥策略AdBlue是考慮當時的化學反應和存儲緩沖器在策略合作關系SCR系統(tǒng)。 在這些問題中,一個簡化的模型是由復雜的策略合作關系SCR模式描述[15]。此降低了策略合作關系SCR模式包括兩個組成部分:溫度模型和NSR(規(guī)范計量比)圖,沒有轉換比率。溫度模型集的能量流中催化劑，[W]和[W]?？傊?溫度模型的描述是:下面的微分方程 輸入信號為策略合作關系SCR系統(tǒng)來自內(nèi)燃機模塊。因此,內(nèi)燃機模塊也包含了一個靜態(tài)的查表發(fā)動機排氣溫度的[K],沒有排放(g / s)和排氣[g / s]。沒有排放的尾氣[g / s]，當不在SCR系統(tǒng)時計算方式如下: NSR通過查表在(靜態(tài))描述了SCR轉換效率。這NSR圖取決于兩個參數(shù):速度和空間SV[1 / hr]。這種情況的典型事例圖中所示圖2。這種“全息性的空間表達率的速度尾氣催化劑及其值與排氣質量流接近： [g /立方米]是指密度和汽車排放的尾氣(立方米)代表了催化劑的體積。 從NSR圖還可以得知必要計量策略可以將其近似尿素的主要化學反應。水尿素溶液((NH2)2 CO + H2O)注入廢氣，分解成氨和二氧化碳。 在各種化學反應的催化劑表面間發(fā)生的氨氮和。主要反應用到一氧化氮和二氧化氮，相應的反應產(chǎn)物是元素氮和水： 應該指出的是,一氧化氮和二氧化氮在柴油機中的比例是無固定的。原始排放尾氣中的一氧化氮遠遠超過二氧化氮的含量。因此,氧化催化劑是通常會應用SCR系統(tǒng)有利于形成二氧化氮: 這樣，我們可以合理的假設NO進入SCR催化劑后NO和出現(xiàn)與均等分布，各占50%。為進行詳細的分析NO/ NO2比率及其對沒有轉換效率,感興趣的讀者可以參考文獻[3]。 結合的化學反應(11)、(12)收益率之間的整體摩爾比NO和(NH2)2 CO為 2:1。這一比率是用來計算所需的凈額降低尿素NO排放在可控硅系統(tǒng): 式中摩爾質量[g /mol]和38.01[g /mol]。尿素溶液萃取AdBlue有一個 溶解度為32.5%,這意味著32.5[g](NH2)2)CO需要100[g]水來溶解。因此,相應的AdBlue 質量流變?yōu)闉? 3．集成動力系統(tǒng)的控制 許多系列的混合動力汽車動力總成提供自由選擇可運行的內(nèi)燃機。本部分提出了滿足IPC策略三個方面的要求： 1)減少運營成本； 2)氮氧化合物尾氣排放的限制； 3)保證一定量的電荷。 當發(fā)展一個合適的IPC的策略時，主要的困難是一二兩個要求與利益發(fā)生沖突。最小化的運營成本意味著低燃油消耗,而沒有注意有害排放。然而,后處理系統(tǒng)需要熱從汽車排放的尾氣達到快速起燃溫度時間和保持良好的轉換效率。 從控制的角度,IPC必須平衡軟約束對最低運營成本和硬約束滿足車輛類型沒有排放的批準。大多數(shù)排放的預熱階段,期間出現(xiàn)的溫度系統(tǒng)是低后處理。此外,極高發(fā)動機功率也促成了NO的排放，因為沒有生產(chǎn)相結合的重要高空間速度。在這些情況下,SCR系統(tǒng)受制于較差的轉換效率從而IPC將集中排放管理保持NO排放限制。到達一個合適的排放水平,IPC的主要任務將會放在能源管理上面。這剩下的自由處理能力會被充分利用,來保持低經(jīng)營成本。這中完善的IPC方法會在接下來的段落進一步說明。 A. 控制目標 車輛運行過程中,發(fā)動機消耗柴油而，SCR系統(tǒng)的需求是尿素。IPC策略控制系統(tǒng)將會對兩種消耗做一個很好的估計然后選擇出一個合適的方案。當發(fā)動機燃料質量流[g / s),并給出了柴油的價格[歐元/ g)是已知的,從而燃料成本可以描述為： 為了計算運營成本,燃料成本與費用增加SCR尿素給藥策略。所需的AdBlue˙定量計算的圖描述NSR(15)。其次,成本計算SCR給藥策略參考的價格為AdBlue[歐元/ g): 綜上所述,下列目標函數(shù)即為最小化運營成本: 受 （尾氣排放的限制）（17） （剩余電荷量的限制） (18) 式子（17）中值得注意的是,限制(g /千瓦時]規(guī)定了就沒有尾氣排放總能量系統(tǒng)的要求。 B. 內(nèi)燃機高效運營線 混合動力汽車的驅動力通過電動機獲取。這給內(nèi)燃機保證一定的轉速和轉矩提供了一定的主導優(yōu)勢。當考慮內(nèi)燃機燃油效率圖,校錄取線可以通過內(nèi)燃機想、對于每個電力需求下的最少燃油消耗： 在表示的集合操作分許用發(fā)動機的恒定的力量： 圖3. 內(nèi)燃機的各種可視曲線 以類似方式,e-line為最小不可以被定義為: e-line為燃料和都可以在圖中看到。接下來發(fā)現(xiàn)的對我們很重要，控制目標應用這些e-lines之間權函數(shù) ： 這e-line代表一個符合成本效益,那里的價格而不得不被視為加權參數(shù)。歐洲參照價格2010年,擁有和相應的成本e-line同樣顯示在圖3 在本文的其余部分，,內(nèi)燃機就會局限與成本的有效e-line。這變量之間關系有著一個非常明確的發(fā)動機功率和輸出信號和˙。這些關系將用于下一節(jié)來制定一個適當?shù)腎PC的策略。 C. 綜合能源和排放管理 在本節(jié)的開始的目的是通過IPC策略定義的三個條件:運作成本、排放和電荷維持。解決控制問題的方案是目標函數(shù)最小化(要求1),但此方案受要求2和3的約束。從最優(yōu)控制框架的批評是采用來一種基于模型的控制策略。相關的控制模型需要一個狀態(tài)空間描述組成的動態(tài)方程從(5),(8)、(9): 與狀態(tài)變量: 內(nèi)燃機的功率作為決策變量和模型方程的參考,從第二部分描述了狀態(tài)從(23)可以改寫為輸入變量的功能。根據(jù)最優(yōu)控制的原理,這是需要制定哈密頓函數(shù)從目標函數(shù)(16)和拉格朗日乘數(shù)有著狀態(tài)動力學: Pontryagin最大原則所提出的兩個最優(yōu)性必要條件： 第一個條件(26)產(chǎn)量最優(yōu)控制輸入P[W]。這是一個非線性方程,并將數(shù)值求解。第二個條件(27)提供的動態(tài)方程,為控制器計算方式如下: 顯然, 號和號為最優(yōu)解的不變，但更重要的是注意到二是不固定的。該控制器不限制只能使用固定的時間窗(例如在冷啟動時期)。這段時間過后,需要一個新的標定這樣認為: = 0。 現(xiàn)在已經(jīng)該控制器的結構,但如何選擇初始值1(0),2(0)和3(0)仍然是一個未知數(shù)。在考慮(25)和(3)我們能得出如下的關系: 1) 代表一個cost-equivalent因素/放電充電電池和一個較低的初始值,會導致更高的系統(tǒng)芯片(SOC)末端的駕駛循環(huán)。 2) 權重SCR催化劑的溫度，增加初始值快速起燃，SCR才能得以實現(xiàn)。 3) 考慮了尾氣排放累積和更高的初始值,將更多的反饋給原始內(nèi)燃機輸出排放。 圖4. FTP駕駛循環(huán)功率要求 熟悉的雌蕊胞外基質法的讀者[6],會認識到這里選擇了一個相似的方法。傳統(tǒng)上主要能源管理和雌蕊胞外基質在考慮主要是電池的能量狀態(tài)。通過狀態(tài)方程包括這里的后處理系統(tǒng)、能源管理來擴展排放管理。特別是在預熱期排放起著重要作用,但在這一時期過后SCR系統(tǒng)動力學依舊是重要的。一段時間后控制器狀態(tài)2必須設置為零(例如當達到催化轉化器溫度)來保持控制器的穩(wěn)定。 4. 仿真結果 將車輛置于一個混雜的道路工況中進行模擬。主要的組件中指定表1模擬FTP循環(huán)工況。這是一個暫時的發(fā)動機測功循環(huán)期,由于這基于城市測功機傳動計劃(UDDS),因此也適用于混合動力車輛的評價。相應的功率要求如圖4。 上一節(jié)的IPC策略將演示通過選擇不同的的值以得到控制器初始狀態(tài)。這種方法能有有效的解決運行成本和NO的排放。為了便于是(0)= 0,所以該分析不考慮快速起燃戰(zhàn)略對SCR系統(tǒng)的影響。 圖5. 之間的協(xié)調運行成本,不排放 這種不穩(wěn)定控制方式的控制器將被淘汰以及不需要改變沿駕駛循環(huán)的變化。 選擇(0)和(0)是通過考慮迭代完成的最終值電池能源。第一個(0)是選擇和使用二分搜索算法進行多次模擬不同初始值為1。這樣,一個唯一值的1可以發(fā)現(xiàn)那里認為結束時的駕駛循環(huán)正好等于其初始中值。從一個較低的值為(0),IPC戰(zhàn)略建立一個高排放,低運營成本的運算策略。相反,一個高值的(0)產(chǎn)生低排放,但是更高的運行成本。這種折衷已經(jīng)在圖5顯示出大范圍的初始值。 在圖5看來NO排放也可以在更廣泛的影響比運營成本。其原因是,這主要是運營成本有費用柴油決定和行駛FTP周期需要的總是最少的能量。改變混合動力總成控制對能量需求的影響是有限的。當內(nèi)燃機運行在合適的范圍時，SCR通過高效轉換以減少NO的尾氣排放。在預熱后,混合動力總成能夠使NO排放幾乎保持在僅對驅動力需求的工況下排出。 圖6對這兩個極端值曲線圖5(即最低的運營成本和最小不排放)作了進一步分析。這后一種圖顯示內(nèi)燃機的功率、SCR催化劑溫度以及電池在FTP循環(huán)工況下的SOC值。我們可以看到,該控制器試圖保內(nèi)燃機在穩(wěn)態(tài)運行點時的排放最小化。這是為了避免在高空間排放速度(伴隨著高的發(fā)動機功率)不利于SCR系統(tǒng)的轉化率。 圖6. 仿真結果FTP駕駛循環(huán) 當運行運營成本最小化的策略時,車輛使用電池非常有限，所以車輛使用大部分時間的在柴油電動模式。這是由于電池的損失太大了，僅從再生制動能量儲存在電池中。在這個例子中很明顯知道,這個額外自由的混合動力系統(tǒng)在降低排放方面的更有價值,而不是減少運營成本方面。 5. 結論和展望 一種基于模型的控制策略,研制開發(fā)一系列混合動力電動卡車。這個策略源于最優(yōu)控制理論,并且能源管理和排放都納入管理策略。因此,混合動力系統(tǒng)的動態(tài)特性以及后處理系統(tǒng)都會被考慮到。 仿真結果給出一個已知的駕駛循環(huán)。這就使得它能夠為控制器選擇一個初始值,能量儲存在電池里，駕駛循環(huán)結束之后還等于電池的初始值。需要另外的研究為在線的選擇,實現(xiàn)在任意一個駕駛循環(huán)更強的性能。看到例如[9],在那里收到一個PI-controller在線更新。 如果最后的結果表明NO的量減少的不足夠多。在預熱期間，我們可以通過調整來驗證控制器的準確度。如果非零的狀態(tài),可以提高該控制器提高溫度使得SCR更快、更好實現(xiàn)對的轉換。當SCR溫度足夠熱高,要盡量預防開關= 0，因為可能產(chǎn)生爆炸。在預熱時期,也有可能存在著改變e-line為經(jīng)營成本,將工作區(qū)域移向NO e-line。該方法已在文獻中有講述。 本文仿真結果表明要采用II-B中精簡策略SCR模式。希望以后,能夠在復雜的模擬SCR模式中去驗證質量簡化后處理模型。