一种基于发动机的自由活塞直线发电机匹配优化方法技术

本公开提供了一种基于发动机的自由活塞直线发电机匹配优化方法，属于新能源汽车增程器，该方法包括如下过程：预先选取额定功率为P1的发动机，直线电机的功率为P2，动子质量为m2，P2＝P1；确定系统总质量m＝m1+m2，且根据总质量m确定系统的输出功率P

【技术实现步骤摘要】
一种基于发动机的自由活塞直线发电机匹配优化方法


[0001]本公开属于新能源汽车增程器
，具体是涉及一种基于发动机的自由活塞直线发电机匹配优化方法。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本公开相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]自由活塞直线发电机(FPLG)通过电机将内燃机燃烧产生的热能转换为电能输出，可替代增程式混合动力汽车的辅助动力单元，自由活塞直线发电机作为一种新兴的动力装置，是未来新能源汽车动力系统的重要研究方向。
[0004]FPLG系统中的内燃机和传统内燃机有相似的热力学原理，但在结构上省略了曲轴和飞轮机构，将燃烧产生的热能通过电机转换为所需的能量输出，具有高效率、低油耗等诸多潜在性能优势。
[0005]FPLG在结构上将发动机和直线电机串联连接，其中发动机活塞、连杆及直线电机动子相连组成了系统动子组件。启动时，直线电机作为电动机拖动动子运动直到达到启动条件；之后，发动机点火燃烧，推动动子运动，直线电机作为发电机发电。发动机产生的热能一方面用于提供足够的动能供动子运行到设计位置，一方面则因为摩擦或散热被消耗，剩下的能量则用于发电。当FPLG系统工作频率一定时，摩擦及散热等消耗的能量趋于稳定，动子动能也可看成常数，因此，发动机输出的能量和电机发出的电能成正比，在FPLG工作时发动机和直线电机需要相互协调及配合。若两者匹配较差，则会产生系统工作频率低、发动机额定功率和电机额定功率不匹配问题，导致发动机和直线电机都不能工作在最佳状态，工作效率低，出现如“大马拉小车或动力不足”等现象，导致FPLG的优势无法发挥。例如，某FPLG系统，当采用的发动机额定功率为3kW时，若为了匹配发动机功率，而设计一个额定功率也为3kW的直线电机，则可能出现“由于电机动子和活塞等动子组件质量较大，导致实际FPLG系统的工作频率较低，系统的实际输出只有1.5kW”的问题，使得发动机和直线电机都没有工作在最佳状态，系统整体效率低下。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的技术问题，本公开提供了一种基于发动机的自由活塞直线发电机匹配优化方法，通过该优化方法可以使发动机和直线电机都能有效利用，提高系统整体运行效率。
[0007]本公开至少一实施例提供了一种基于发动机的自由活塞直线发电机匹配优化方法，该方法包括如下过程：
[0008]步骤一：预先选取额定功率为P1和动子质量为m1的发动机，根据所述发动机的额定功率设计额定功率为P2的直线电机，其中P2＝P1；直线电机的动子质量为m2，系统动子总质量m＝m1+m2；
[0009]步骤二：根据系统动子总质量m确定系统的输出功率P
实际
；确定是否满足|(P
实际
‑
P1)/P1|≤N,其中N为阈值；若满足则无需优化；
[0010]若(P
实际
‑
P1)/P1<(
‑
N),则减小电机的动子质量m2，确定最优的系统动子总质量m
优
下系统的输出功率P
’
实际
，并根据P
’
实际
对发动机进行重新选型匹配确定新的发动机功率P
’1，然后重复步骤二步骤；
[0011]若(P
实际
‑
P1)/P1>N,则增加电机的动子质量m2，确定最优的系统动子总质量m
优
下系统的输出功率P
’
实际
，并根据P
’
实际
对发动机进行重新选型匹配确定新的发动机功率P
’1，然后重复步骤二步骤。
[0012]进一步地，系统动子总质量m确定后，系统实际运行频率f也可确定。
[0013]进一步地，减小电机的动子质量m2，确定最优的系统动子总质量m
优
下系统的输出功率P
’
实际
包括如下过程：
[0014]将电机动子质量m2按预设的步长Δm逐步减小，进而得到多个系统动子总质量m，得到最优动子总质量m
优
及最优动子总质量m
优
下的系统实际输出功率。
[0015]进一步地，增加电机的动子质量m2，确定最优系统动子总质量下系统的输出功率P
’
实际
包括如下过程：
[0016]将电机动子质量m2按预设的步长Δm逐步增大，进而得到多个系统动子总质量m，得到最优动子总质量m
优
及最优动子总质量m
优
下的系统实际输出功率。
[0017]进一步地，根据逐步减小的或增加的电机动子质量m2，建立系统动子总质量m和系统工作频率f和系统的实际输出功率曲线图，根据所述功率曲线图得到最优动子总质量m
优
及最优动子总质量m
优
下的系统实际输出功率。
[0018]进一步地，在最优动子质量m
优
下，系统实际输出功率P
’
实际
能够和P2相匹配。
[0019]进一步地，确定最优动子质量m
优
下设计的直线电机额定功率P
’2，并根据P
’2对发动机进行重新选型匹配，完成第一次匹配优化设计。
[0020]进一步地，所述阈值N可根据匹配优化后的精度要求进行调整。
[0021]本公开至少一实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成上述所述的一种基于发动机的自由活塞直线发电机匹配优化方法。
[0022]本公开至少一实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成上述所述的一种基于发动机的自由活塞直线发电机匹配优化方法。
[0023]本公开的有益效果如下：
[0024](1)、本公开提供的基于发动机的自由活塞直线发电机匹配优化方法，根据发动机参数，设计或选择与之匹配的直线电机，然后，通过匹配优化算法计算电机和发动机是否匹配，若不匹配，则改进电机设计和发动机选型，最终获得发动机与直线电机的最佳匹配，使发动机和直线电机都能有效利用，提高系统整体运行效率。
[0025](2)、本公开提供的基于发动机的自由活塞直线发电机匹配优化方法可避免发动机动力不足或动力过大现象，使发动机和直线电机匹配工作。
附图说明
[0026]构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示
意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
[0027]图1为本公开实施例提供的背置式FPLG系统的整体结构示意图；
[0028]图2为本公开实施例提供的基于发动机的自由活塞直线发电机匹配优化方法流程图；
[0029]图3为本公开实施例提供的活塞质量与系统的工作频率的关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于发动机的自由活塞直线发电机匹配优化方法，其特征在于，包括如下过程：步骤一：预先选取额定功率为P1和动子质量为m1的发动机，根据所述发动机的额定功率设计额定功率为P2的直线电机，其中P2＝P1；直线电机的动子质量为m2，系统动子总质量m＝m1+m2；步骤二：根据系统动子总质量m确定系统的输出功率P
实际
；确定是否满足|(P
实际
‑
P1)/P1|≤N,其中N为阈值；若满足则无需优化；若(P
实际
‑
P1)/P1<(
‑
N),则减小电机的动子质量m2，确定最优的系统动子总质量m
优
下系统的输出功率P
’
实际
，并根据P
’
实际
对发动机进行重新选型匹配新的发动机功率P
’1，然后重复步骤二；若(P
实际
‑
P1)/P1>N,则增加电机的动子质量m2，确定最优的系统动子总质量m
优
下系统的输出功率P
’
实际
，并根据P
’
实际
对发动机进行重新选型匹配新的发动机功率P
’1，然后重复步骤二。2.如权利要求1一种基于发动机的自由活塞直线发电机匹配优化方法，其特征在于，系统动子总质量m确定后，系统实际运行频率f也可确定。3.如权利要求1一种基于发动机的自由活塞直线发电机匹配优化方法，其特征在于，减小电机的动子质量m2，确定最优的系统动子总质量m
优
下系统的输出功率P
’
实际
包括如下过程：将电机动子质量m2按预设的步长Δm逐步减小，进而得到多个系统动子总质量m，得到最优动子总质量m
优
及最优动子总质量m
优
下的系统实际输出功率。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：唐娟，胡云萍，郭安福，郭洪强，
申请(专利权)人：聊城大学，
类型：发明
国别省市：