[發明專利]一種基于發動機的自由活塞直線發電機匹配優化方法

有效

• 申請號: 202110024251.3
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112800593B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 唐娟;胡云萍;郭安福;郭洪強
• 申請（專利權）人: 聊城大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/28;G06F30/17;F02B63/04;G06F111/06;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本公開提供了一種基于發動機的自由活塞直線發電機匹配優化方法，屬于新能源汽車增程器，該方法包括如下過程：預先選取額定功率為Psubgt;1/subgt;的發動機，直線電機的功率為Psubgt;2/subgt;，動子質量為msubgt;2/subgt;，Psubgt;2/subgt;＝Psubgt;1/subgt;；確定系統總質量m＝msubgt;1/subgt;+msubgt;2/subgt;，且根據總質量m確定系統的輸出功率Psubgt;實際/subgt;；確定是否滿足|(Psubgt;實際/subgt;?Psubgt;1/subgt;)/Psubgt;1/subgt;|≤N,若(Psubgt;實際/subgt;?Psubgt;1/subgt;)/P1(?N),則減小電機的動子質量msubgt;2/subgt;，確定最優的動子總質量下系統的輸出功率P’subgt;實際/subgt;，并根據P’subgt;實際/subgt;對發動機進行重新選型匹配新的發動機功率P’subgt;1/subgt;，然后重復上述過程；若(Psubgt;實際/subgt;?Psubgt;1/subgt;)/P1N,則增加電機的動子質量msubgt;2/subgt;，確定最優動子總質量下系統輸出功率P’subgt;實際/subgt;，并根據P’subgt;實際/subgt;對發動機進行重新選型匹配新的發動機功率P’subgt;1/subgt;，然后重復上述過程。

技術領域

本公開屬于新能源汽車增程器技術領域，具體是涉及一種基于發動機的自由活塞直線發電機匹配優化方法。

背景技術

這里的陳述僅提供與本公開相關的背景技術，而不必然地構成現有技術。

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，自由活塞直線發電機作為一種新興的動力裝置，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，但在結構上省略了曲軸和飛輪機構，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在結構上將發動機和直線電機串聯連接，其中發動機活塞、連桿及直線電機動子相連組成了系統動子組件。啟動時，直線電機作為電動機拖動動子運動直到達到啟動條件；之后，發動機點火燃燒，推動動子運動，直線電機作為發電機發電。發動機產生的熱能一方面用于提供足夠的動能供動子運行到設計位置，一方面則因為摩擦或散熱被消耗，剩下的能量則用于發電。當FPLG系統工作頻率一定時，摩擦及散熱等消耗的能量趨于穩定，動子動能也可看成常數，因此，發動機輸出的能量和電機發出的電能成正比，在FPLG工作時發動機和直線電機需要相互協調及配合。若兩者匹配較差，則會產生系統工作頻率低、發動機額定功率和電機額定功率不匹配問題，導致發動機和直線電機都不能工作在最佳狀態，工作效率低，出現如“大馬拉小車或動力不足”等現象，導致FPLG的優勢無法發揮。例如，某FPLG系統，當采用的發動機額定功率為3kW時，若為了匹配發動機功率，而設計一個額定功率也為3kW的直線電機，則可能出現“由于電機動子和活塞等動子組件質量較大，導致實際FPLG系統的工作頻率較低，系統的實際輸出只有1.5kW”的問題，使得發動機和直線電機都沒有工作在最佳狀態，系統整體效率低下。

發明內容

針對現有技術存在的技術問題，本公開提供了一種基于發動機的自由活塞直線發電機匹配優化方法，通過該優化方法可以使發動機和直線電機都能有效利用，提高系統整體運行效率。

本公開至少一實施例提供了一種基于發動機的自由活塞直線發電機匹配優化方法，該方法包括如下過程：

步驟一：預先選取額定功率為P₁和動子質量為m₁的發動機，根據所述發動機的額定功率設計額定功率為P₂的直線電機，其中P₂＝P₁；直線電機的動子質量為m₂，系統動子總質量m＝m₁+m₂；