[發明專利]基于振動速度信號的FPLG穩定運行控制方法及系統

有效

• 申請號: 202011138476.3
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112228233B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 唐娟;胡云萍;郭洪強;郭安福
• 申請（專利權）人: 聊城大學
• 主分類號: F02D29/06
• 分類號: F02D29/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 朱忠范

本發明提供基于振動速度信號的FPLG穩定運行控制方法及系統，屬于新能源汽車增程器技術領域，根據動子要滿足的目標位移和啟動頻率，計算動子運動到目標位移所需要的目標拖動力，根據啟動條件控制發動機點火啟動；實時采集啟動后振動速度信號，計算描述缸內平均指示壓力的平均位移；根據平均位移與平均指示壓力以及平均指示壓力與發電量的線性關系計算一次沖程的目標發電量，根據目標發電量控制發電機端電壓，進而控制輸出電流滿足發電需求。本發明通過振動速度信號判斷缸內燃燒平均指示壓力，根據平均指示壓力和振動速度信號特征參數及平均指示壓力和發電量關系，控制發電量，進而實現FPLG的動子能夠達到設定上止點附近，實現FPLG的穩定燃燒。

技術領域

本發明涉及新能源汽車增程器技術領域，具體涉及一種基于振動速度信號的FPLG穩定運行控制方法及系統。

背景技術

自由活塞直線發電機(FPLG)通過電機將內燃機燃燒產生的熱能轉換為電能輸出，可替代增程式混合動力汽車的輔助動力單元(APU)，自由活塞直線發電機作為新興的動力裝置，是未來新能源汽車動力系統的重要研究方向。

FPLG系統中的內燃機和傳統內燃機有相似的熱力學原理，在結構上省略了曲柄連桿機構和飛輪機構，將燃燒產生的熱能通過電機轉換為所需的能量輸出，具有高效率、低油耗等諸多潛在性能優勢。FPLG中的動子由活塞連桿和電機動子組成，動子運動主要取決于缸內燃燒氣體壓力、電磁力和摩擦力等因素。由于內燃機燃燒存在循環變動，即每循環燃燒壓力都不同，而摩擦力是相對穩定的，因此，要保證動子能夠穩定運動，保證FPLG穩定運行，則每循環電機所產生的電磁力大小和方向都應根據發動機實際燃燒過程確定。

發明內容

本發明的目的在于提供一種通過動子位置和動子表面振動速度信號，獲得發動機缸內燃燒信息，并基于缸內燃燒優劣，確定循環目標發電量，根據目標發電量調整實際發電，實現FPLG穩定運行的控制方法，以解決上述背景技術中存在的至少一項技術問題。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案：

一方面，本發明提供一種基于振動速度信號的FPLG穩定運行控制方法，包括如下流程步驟：

步驟S110：動子在直線電機拖動力的作用下運動，當動子的運動頻率和動子所能達到的上止點位置達到發動機啟動條件時，發動機點火啟動；

步驟S120：實時采集啟動后動子的振動速度信號，計算描述缸內平均指示壓力的平均位移；

步驟S130：根據平均位移計算平均指示壓力；

步驟S140：根據平均指示壓力計算沖程目標發電量；

步驟S150：根據目標發電量控制發電機端電壓，進而控制實際發電量，實現FPLG穩定運行。

優選的，所述步驟S110具體包括：

設動子先向左拖動，計算動子從行程中部運動到目標位移需要的拖動力 F₁，根據F₁拖動動子運動，判斷第一個拖動半沖程動子能否達到目標位移，若沒有達到，則進行下一個沖程的拖動；

若達到目標位移，則記錄該過程所用時間，計算該沖程動子運動頻率，并和啟動頻率對比，若不滿足啟動頻率，則繼續下個沖程的拖動；若滿足，則控制系統控制發動機點火燃燒，啟動完成。

優選的，當目標位移和運動頻率都不滿足啟動條件時，則計算從左側止點到右側目標位移需要的拖動力F₂，并反饋給控制系統，并控制電機提供向右的目標電磁力F₂，若該過程動子所能達到的右側止點位置不滿足目標位移時，進行第三次拖動。