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(dòng)力車的后處理 摘要—混合動(dòng)力車的能源管理通常涉及車輛動(dòng)力總成,而排放管理跟內(nèi)燃機(jī)和后處理系統(tǒng)是息息相關(guān)的。為了在燃油經(jīng)濟(jì)性和污染物排放方面取得最大的成績,有人提出了集成動(dòng)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(dòng)力電動(dòng)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(dòng)態(tài)控制模型合并雙方的動(dòng)力元件以及后處理系統(tǒng)。 仿真結(jié)果說明IPC如何能夠權(quán)衡運(yùn)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(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)與典型綠色環(huán)保標(biāo)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(gè)推理控制策略的研究主要是在混合動(dòng)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(biāo)減少二氧化碳的排放,在某些情況下,其他有害排放如碳?xì)浠衔?HC)、氧化氮(NO)和可吸入顆粒物包含加權(quán)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(dòng)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(dòng)態(tài)影響后處理系統(tǒng)在最后尾氣排放。 這些年來嚴(yán)格的立法在車輛尾氣排放出現(xiàn)類型批準(zhǔn)。介紹了催化轉(zhuǎn)化器的后處理系統(tǒng)來減少危險(xiǎn)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(dòng)空間速度。一般而言,當(dāng)轉(zhuǎn)換效率低于起燃溫度時(shí)它是一個(gè)較小的催化轉(zhuǎn)化器。一個(gè)快速催化轉(zhuǎn)化器的策略是可取的預(yù)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(jī)產(chǎn)生的額外的熱量。為了更好的平衡內(nèi)燃機(jī)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(dòng)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(dāng)后處理系統(tǒng)溫度達(dá)到限制溫度時(shí)，問題就轉(zhuǎn)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(huì)被利用,獲得最大的性能在能源效率和相關(guān)的二氧化碳排放。類似的概念也進(jìn)行了討論。由于動(dòng)力行為的后處理系統(tǒng)主導(dǎo)其轉(zhuǎn)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(dòng)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(gè)系列混合動(dòng)力電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)。選擇性催化還原(SCR)技術(shù)用于排氣后處理系統(tǒng),能達(dá)到最小的零排放水平。動(dòng)力系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),結(jié)合策略合作關(guān)系SCR后處理系統(tǒng),被描繪在圖1。 A.動(dòng)力模型 汽車動(dòng)力總成是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。為了控制發(fā)展,然而,一個(gè)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(jī)。內(nèi)燃機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩用[rad/ s]和[N.m]來計(jì)量,燃料質(zhì)量流量[g /s]可從燃料消耗圖中得到。內(nèi)燃機(jī)的功率P[W]等于 發(fā)電機(jī)通過高壓總線和內(nèi)燃機(jī)與供電裝置連接，其功率（W）。損失出現(xiàn)在發(fā)電機(jī)模型中的靜態(tài)效率： 電機(jī)照顧推進(jìn)電力(W)。類似于發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)的損耗在效率圖中。在車輛減速,電機(jī)制動(dòng)能量通過操作發(fā)電機(jī)模式。總之,由這些模型的電機(jī)有： 電池可儲(chǔ)存剩余能量。其模型可分解成兩個(gè)要素:電池效率和模塊存儲(chǔ)設(shè)備(請參見圖1)。電池效率： 一個(gè)集成器是用于跟蹤能量儲(chǔ)存在電池中: 最后,模型的高壓直流母線脫離損失連接電機(jī)和發(fā)電機(jī)電池存儲(chǔ)器: B. SCR后處理模型 策略合作關(guān)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(gè)策略合作關(guān)系SCR技術(shù),即生產(chǎn)模型考慮氨(NH3)存儲(chǔ)在催化劑表面改進(jìn)的反應(yīng),在瞬態(tài)情況下沒有轉(zhuǎn)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(guān)系SCR系統(tǒng)細(xì)節(jié)時(shí)必須考慮發(fā)展策略。監(jiān)督IPCP策略一般只考慮(慢動(dòng)態(tài))策略合作關(guān)系SCR特點(diǎn),而給藥策略AdBlue是考慮當(dāng)時(shí)的化學(xué)反應(yīng)和存儲(chǔ)緩沖器在策略合作關(guān)系SCR系統(tǒng)。 在這些問題中,一個(gè)簡化的模型是由復(fù)雜的策略合作關(guān)系SCR模式描述[15]。此降低了策略合作關(guān)系SCR模式包括兩個(gè)組成部分:溫度模型和NSR(規(guī)范計(jì)量比)圖,沒有轉(zhuǎn)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(hào)為策略合作關(guān)系SCR系統(tǒng)來自內(nèi)燃機(jī)模塊。因此,內(nèi)燃機(jī)模塊也包含了一個(gè)靜態(tài)的查表發(fā)動(dòng)機(jī)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(dāng)不在SCR系統(tǒng)時(shí)計(jì)算方式如下: NSR通過查表在(靜態(tài))描述了SCR轉(zhuǎn)換效率。這NSR圖取決于兩個(gè)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(dá)率的速度尾氣催化劑及其值與排氣質(zhì)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(jì)量策略可以將其近似尿素的主要化學(xué)反應(yīng)。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(xué)反應(yīng)的催化劑表面間發(fā)生的氨氮和。主要反應(yīng)用到一氧化氮和二氧化氮，相應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物是元素氮和水： 應(yīng)該指出的是,一氧化氮和二氧化氮在柴油機(jī)中的比例是無固定的。原始排放尾氣中的一氧化氮遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過二氧化氮的含量。因此,氧化催化劑是通常會(huì)應(yīng)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(shè)NO進(jìn)入SCR催化劑后NO和出現(xiàn)與均等分布，各占50%。為進(jìn)行詳細(xì)的分析NO/ NO2比率及其對沒有轉(zhuǎn)換效率,感興趣的讀者可以參考文獻(xiàn)[3]。 結(jié)合的化學(xué)反應(yīng)(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(jì)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(zhì)量[g /mol]和38.01[g /mol]。尿素溶液萃取AdBlue有一個(gè) 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(yīng)的AdBlue 質(zhì)量流變?yōu)闉? 3．集成動(dòng)力系統(tǒng)的控制 許多系列的混合動(dòng)力汽車動(dòng)力總成提供自由選擇可運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)。本部分提出了滿足IPC策略三個(gè)方面的要求： 1)減少運(yùn)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(dāng)發(fā)展一個(gè)合適的IPC的策略時(shí)，主要的困難是一二兩個(gè)要求與利益發(fā)生沖突。最小化的運(yùn)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(dá)到快速起燃溫度時(shí)間和保持良好的轉(zhuǎn)換效率。 從控制的角度,IPC必須平衡軟約束對最低運(yùn)營成本和硬約束滿足車輛類型沒有排放的批準(zhǔn)。大多數(shù)排放的預(yù)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(dòng)機(jī)功率也促成了NO的排放，因?yàn)闆]有生產(chǎn)相結(jié)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(zhuǎn)換效率從而IPC將集中排放管理保持NO排放限制。到達(dá)一個(gè)合適的排放水平,IPC的主要任務(wù)將會(huì)放在能源管理上面。這剩下的自由處理能力會(huì)被充分利用,來保持低經(jīng)營成本。這中完善的IPC方法會(huì)在接下來的段落進(jìn)一步說明。 A. 控制目標(biāo) 車輛運(yùn)行過程中,發(fā)動(dòng)機(jī)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(huì)對兩種消耗做一個(gè)很好的估計(jì)然后選擇出一個(gè)合適的方案。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料質(zhì)量流[g / s),并給出了柴油的價(jià)格[歐元/ g)是已知的,從而燃料成本可以描述為： 為了計(jì)算運(yùn)營成本,燃料成本與費(fèi)用增加SCR尿素給藥策略。所需的AdBlue˙定量計(jì)算的圖描述NSR(15)。其次,成本計(jì)算SCR給藥策略參考的價(jià)格為AdBlue[歐元/ g): 綜上所述,下列目標(biāo)函數(shù)即為最小化運(yùn)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(shí)]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(jī)高效運(yùn)營線 混合動(dòng)力汽車的驅(qū)動(dòng)力通過電動(dòng)機(jī)獲取。這給內(nèi)燃機(jī)保證一定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩提供了一定的主導(dǎo)優(yōu)勢。當(dāng)考慮內(nèi)燃機(jī)燃油效率圖,校錄取線可以通過內(nèi)燃機(jī)想、對于每個(gè)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(dòng)機(jī)的恒定的力量： 圖3. 內(nèi)燃機(jī)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(biāo)應(yīng)用這些e-lines之間權(quán)函數(shù) ： 這e-line代表一個(gè)符合成本效益,那里的價(jià)格而不得不被視為加權(quán)參數(shù)。歐洲參照價(jià)格2010年,擁有和相應(yīng)的成本e-line同樣顯示在圖3 在本文的其余部分，,內(nèi)燃機(jī)就會(huì)局限與成本的有效e-line。這變量之間關(guān)系有著一個(gè)非常明確的發(fā)動(dòng)機(jī)功率和輸出信號(hào)和˙。這些關(guān)系將用于下一節(jié)來制定一個(gè)適當(dāng)?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(gè)條件:運(yùn)作成本、排放和電荷維持。解決控制問題的方案是目標(biāo)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(guān)的控制模型需要一個(gè)狀態(tài)空間描述組成的動(dòng)態(tài)方程從(5),(8)、(9): 與狀態(tài)變量: 內(nèi)燃機(jī)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(biāo)函數(shù)(16)和拉格朗日乘數(shù)有著狀態(tài)動(dòng)力學(xué): Pontryagin最大原則所提出的兩個(gè)最優(yōu)性必要條件： 第一個(gè)條件(26)產(chǎn)量最優(yōu)控制輸入P[W]。這是一個(gè)非線性方程,并將數(shù)值求解。第二個(gè)條件(27)提供的動(dòng)態(tài)方程,為控制器計(jì)算方式如下: 顯然, 號(hào)和號(hào)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(shí)間窗(例如在冷啟動(dòng)時(shí)期)。這段時(shí)間過后,需要一個(gè)新的標(biāo)定這樣認(rèn)為: = 0。 現(xiàn)在已經(jīng)該控制器的結(jié)構(gòu),但如何選擇初始值1(0),2(0)和3(0)仍然是一個(gè)未知數(shù)。在考慮(25)和(3)我們能得出如下的關(guān)系: 1) 代表一個(gè)cost-equivalent因素/放電充電電池和一個(gè)較低的初始值,會(huì)導(dǎo)致更高的系統(tǒng)芯片(SOC)末端的駕駛循環(huán)。 2) 權(quán)重SCR催化劑的溫度，增加初始值快速起燃，SCR才能得以實(shí)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(jī)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(zhì)法的讀者[6],會(huì)認(rèn)識(shí)到這里選擇了一個(gè)相似的方法。傳統(tǒng)上主要能源管理和雌蕊胞外基質(zhì)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(kuò)展排放管理。特別是在預(yù)熱期排放起著重要作用,但在這一時(shí)期過后SCR系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)依舊是重要的。一段時(shí)間后控制器狀態(tài)2必須設(shè)置為零(例如當(dāng)達(dá)到催化轉(zhuǎn)化器溫度)來保持控制器的穩(wěn)定。 4. 仿真結(jié)果 將車輛置于一個(gè)混雜的道路工況中進(jìn)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(gè)暫時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)測功循環(huán)期,由于這基于城市測功機(jī)傳動(dòng)計(jì)劃(UDDS),因此也適用于混合動(dòng)力車輛的評價(jià)。相應(yīng)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(yùn)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(diào)運(yùn)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(gè)(0)是選擇和使用二分搜索算法進(jìn)行多次模擬不同初始值為1。這樣,一個(gè)唯一值的1可以發(fā)現(xiàn)那里認(rèn)為結(jié)束時(shí)的駕駛循環(huán)正好等于其初始中值。從一個(gè)較低的值為(0),IPC戰(zhàn)略建立一個(gè)高排放,低運(yùn)營成本的運(yùn)算策略。相反,一個(gè)高值的(0)產(chǎn)生低排放,但是更高的運(yùn)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(yùn)營成本。其原因是,這主要是運(yùn)營成本有費(fèi)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(dòng)力總成控制對能量需求的影響是有限的。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行在合適的范圍時(shí)，SCR通過高效轉(zhuǎn)換以減少NO的尾氣排放。在預(yù)熱后,混合動(dòng)力總成能夠使NO排放幾乎保持在僅對驅(qū)動(dòng)力需求的工況下排出。 圖6對這兩個(gè)極端值曲線圖5(即最低的運(yùn)營成本和最小不排放)作了進(jìn)一步分析。這后一種圖顯示內(nèi)燃機(jī)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(jī)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)時(shí)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(dòng)機(jī)功率)不利于SCR系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化率。 圖6. 仿真結(jié)果FTP駕駛循環(huán) 當(dāng)運(yùn)行運(yùn)營成本最小化的策略時(shí),車輛使用電池非常有限，所以車輛使用大部分時(shí)間的在柴油電動(dòng)模式。這是由于電池的損失太大了，僅從再生制動(dòng)能量儲(chǔ)存在電池中。在這個(gè)例子中很明顯知道,這個(gè)額外自由的混合動(dòng)力系統(tǒng)在降低排放方面的更有價(jià)值,而不是減少運(yùn)營成本方面。 5. 結(jié)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(dòng)力電動(dòng)卡車。這個(gè)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(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性以及后處理系統(tǒng)都會(huì)被考慮到。 仿真結(jié)果給出一個(gè)已知的駕駛循環(huán)。這就使得它能夠?yàn)榭刂破鬟x擇一個(gè)初始值,能量儲(chǔ)存在電池里，駕駛循環(huán)結(jié)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(shí)現(xiàn)在任意一個(gè)駕駛循環(huán)更強(qiáng)的性能?？吹嚼鏪9],在那里收到一個(gè)PI-controller在線更新。 如果最后的結(jié)果表明NO的量減少的不足夠多。在預(yù)熱期間，我們可以通過調(diào)整來驗(yàn)證控制器的準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)對的轉(zhuǎn)換。當(dāng)SCR溫度足夠熱高,要盡量預(yù)防開關(guān)= 0，因?yàn)榭赡墚a(chǎn)生爆炸。在預(yù)熱時(shí)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(xiàn)中有講述。 本文仿真結(jié)果表明要采用II-B中精簡策略SCR模式。希望以后,能夠在復(fù)雜的模擬SCR模式中去驗(yàn)證質(zhì)量簡化后處理模型。