[发明专利]一种基于系统输出的自由活塞直线电机匹配优化方法

说明书

本发明公开了一种基于系统输出的自由活塞直线电机匹配优化方法，解决了现有技术中发动机和直线电机运行不够匹配的问题，具有提高系统整体运行效率的有益效果，具体方案如下：一种基于系统输出的自由活塞直线电机匹配优化方法，包括定义匹配优化设计系统参数；匹配优化设计目标：发动机与直线电机额定功率相匹配，且发动机实际输出功率能够达到发动机额定功率；以系统输出要求为基础的优化匹配设计：确定系统输出功率要求，确定直线电机额定输出功率，对电机进行选型或设计；根据直线电机额定功率和直线电机额定频率匹配初始发动机额定功率；获得系统动子组件质量；计算实际输出功率；当实际输出功率和额定功率相对误差超出某一值时，重新匹配。

技术领域

本发明涉及新能源汽车增程器技术领域，尤其是一种基于系统输出的自由活塞直线电机匹配优化方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

自由活塞直线电机(FPLG)通过发电机将发动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。

FPLG由发动机和直线电机组成。其中发动机和传统发动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直线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。

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保证动子运行到设计位置，一方面因为摩擦或散热被耗散，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发电机发出的电能成正比，即在FPLG工作时发动机和直线电机需要相互协调及配合。发明人发现，若两者匹配较差，则会产生系统工作频率低、发动机额定功率和直线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“由于直线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。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于系统输出的自由活塞直线电机匹配优化方法，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FPLG系统整体运行效率。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种基于系统输出的自由活塞直线电机匹配优化方法，包括：

定义匹配优化设计系统参数；

匹配优化设计目标：发动机与直线电机额定功率相匹配，且发动机实际输出功率能够达到发动机额定功率；