動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化對(duì)電池系統(tǒng)效率的影響

各國(guó)都在致力于新型汽車(chē)技術(shù)的研發(fā)，以減少汽車(chē)行業(yè)對(duì)化石燃料的依賴。混合動(dòng)力汽車(chē)則是實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的有效途徑。由于混合動(dòng)力汽車(chē)電機(jī)的工作主要依賴于電池系統(tǒng)，因而電池系統(tǒng)成為混合動(dòng)力汽車(chē)的一個(gè)重要組成部件。在電池系統(tǒng)眾多參數(shù)中，最重要的參數(shù)是電池系統(tǒng)效率，其直接關(guān)系到混合動(dòng)力汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性。對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)各部件參數(shù)與混合動(dòng)力汽車(chē)電池系統(tǒng)效率之間的關(guān)系進(jìn)行分析，通過(guò)優(yōu)化動(dòng)力系統(tǒng)各部件參數(shù)來(lái)達(dá)到優(yōu)化電池系統(tǒng)效率目的。

電池系統(tǒng)效率是電池系統(tǒng)在一次完整的充放電過(guò)程中，能量輸出與能量輸入的比值。由于該比值在優(yōu)化時(shí)不易被計(jì)算，因而將汽車(chē)的燃油消耗作為電池系統(tǒng)效率的等效值。優(yōu)化目標(biāo)車(chē)型為豐田普銳斯NHW10混合動(dòng)力汽車(chē)，并將其參數(shù)值作為設(shè)計(jì)參考值。在Matlab/Simulink中建立汽車(chē)模型，汽車(chē)參數(shù)設(shè)定為質(zhì)量1368kg、滾動(dòng)阻力系數(shù)0.009、車(chē)身空氣阻力系數(shù)0.29、正面迎風(fēng)面積2m2。進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，主要考慮動(dòng)力系統(tǒng)的4個(gè)主要?jiǎng)恿偝刹考謩e是內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)、電機(jī)和電池。因而優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)為內(nèi)燃機(jī)的最大功率、發(fā)電機(jī)的最大功率、電機(jī)的最大功率和電池的最大容量。將汽車(chē)在不同循環(huán)工況（城市循環(huán)工況和高速公路循環(huán)工況）下的燃油消耗作為優(yōu)化目標(biāo)。將汽車(chē)最大速度、最大加速度和最大爬坡度作為約束條件。優(yōu)化算法采用遺傳算法，優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)的范圍為設(shè)計(jì)參數(shù)參考值±5%。結(jié)果顯示，通過(guò)對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)各部件參數(shù)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，在不降低汽車(chē)性能的前提下，汽車(chē)的燃油消耗能夠改善2%。

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

編譯：陳丁躍