[发明专利]一种复合式自由活塞直线发电机稳定工作的方法

说明书

本发明实施例公开了一种复合式自由活塞直线发电机稳定工作的方法，所述复合式自由活塞发电机包括与发电机同轴连接的辅助电动机，所述方法包括启动时，计算活塞运动到下一上止点位置需要的拖动力，通过控制辅助电动机的输入电压满足所述拖动力的要求；运行过程中，确定活塞在到达下一上止点位置时需要的电能，控制发电机或辅助电机的输入电压，满足所述电能需求。本发明辅助电机的协助，可保证自由活塞直线发电机稳定运行，同时发电机只需负责发电，不需要进行发电和电动模式的转换，解决现有自由活塞直线发电机中发电机工作模式转换响应时间长得问题。

技术领域

本发明涉及新能源汽车增程器技术领域,具体地说是一种复合式自由活塞直线发电机稳定工作的方法。

背景技术

目前常见的自由活塞直线发电机(FPLG，free-piston linear generator)结构主要包括电机和发动机两部分，根据电机和发动机的布置和数量又分为单活塞式、对置双活塞式(简称对置式)和背置双活塞式(简称背置式)三种。由于FPLG减少了曲柄连杆机构，因此，其热效率较传统内燃机高，具有较好的应用前景。

PFLG在启动过程，电机作为电动机工作并提供动力，拖动活塞运动到指定位置，发动机点火燃烧，此时，电机从电动机模式转换为发电机模式，输出电能，进入正常工作过程。

由于发动机的燃烧循环变动，活塞每次到达上止点的位置都会产生差异，若压缩比不足，可能导致缸内燃烧状况极差甚至可能失火，此时，仅靠压缩气体产生的动力，活塞无法克服电磁阻力顺利运动到下一个指定位置，进而停机。目前常见的控制策略是，一旦监测到发动机失火或燃烧极差，将发电机转换为电动机，拖动活塞到达指定位置。但该方法存在电机工作转换时间长，电动机产生动力也需要一定的时间响应，因此，还是会产生FPLG运行不稳，无法长期持续工作的问题。

发明内容

本发明实施例中提供了一种复合式自由活塞直线发电机稳定工作的方法，以解决现有技术中将发电机转换为电动机的响应时间长、造成FPLG运行不稳定的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

本发明提供了一种复合式自由活塞直线发电机稳定工作的方法，所述复合式自由活塞发电机包括与发电机同轴连接的辅助电动机，所述方法包括：

启动时，计算活塞运动到下一上止点位置需要的拖动力，通过控制辅助电动机的输入电压满足所述拖动力的要求；

运行过程中，确定活塞在到达下一上止点位置时需要的电能，控制发电机或辅助电机的输入电压，满足所述电能需求。

进一步地，所述活塞运动到下一上止点位置需要的拖动力具体为：

式中，P_压＝f(x)是关于活塞位移x的函数，A表示活塞的受力面积，x_max表示活塞有效行程的一半。

进一步地，所述通过控制辅助电动机的输入电压满足所述拖动力的要求具体为：

根据拖动力，计算辅助电动机在当前拖动力作用下，运动到下一上止点位置所做的功；

根据所述运动到下一上止点位置所做的功，确定辅助电动机的输入电压，控制所述输入电压满足做功要求。

进一步地，所述活塞在到达下一上止点位置时需要的电能通过活塞达到的最大加速度或最大速度来确定。

进一步地，所述最大加速度的计算具体为：

在最大加速度位置及前后分别设置位移采集点，获取至少3个位移及对应的时间，计算加速度，作为最大加速度，所述最大加速度的计算公式为：