电气工程技术宅:我是如何让混合动力更省油的?

车云网 王珺

汽车制造商在做车型介绍时,往往会提到一个词——“驾驶模式”。主打操控性必带运动模式,宣传省油的少不了Eco模式,SUV的四驱模式,混动车型的模式就更多了,纯电动模式、混动模式、纯油动模式还有边油动边发电模式等等。

对于传统动力汽车来说,这些模式很好选择。想要驾驶乐趣自然就是运动模式,追求经济性必须Eco甚至Eco+,户外越野的话四驱当仁不让;那么对于混动车来说,乱七八糟这么多模式怎么选择呢?怎么样才能最大化地省油和使用电能呢?

你肯定会不屑一顾,这也算是个问题,小白都知道的好不啦。跑高速就用发动机,在帝都的二环路上肯定纯电动划算啊,至于发动机一边工作一边还发电什么的,这难道不是系统软件预设的把电量保持在一定程度么?

可是你要知道,工程师的队伍里总有那么三两只疯子,说好点叫精益求精,说不好听的,咳咳,不好听的话就先不说了,他们总希望数字能够更加好看哪怕只提升了1%。

在瑞士哥德堡的查尔姆斯理工大学,有一位电气工程专业新鲜出炉的博士Viktor Larsson,在他的一篇博士论文里,就谈到了这个话题。

当然,作为博士论文的研究课题,必须不能是“高速路用发动机,高峰期用电池”的节奏,而是要更高大上一点。Larsson用了层次算法、凸规划和汉密尔顿函数(这,臣妾看不懂啊)等一系列数学算法,对混动车的工况进行了数学建模,以得出油耗更低的动力分配。

然后,Larsson博士把这些算法都编译到了一个程序里面。我们都知道,插电式混合动力的油耗比传统动力汽车要低得多,丰田普锐斯百公里油耗仅为2.6L,而Larsson表示,用了这个程序之后,混动车能在这个基础之上油耗再降低10%。

程序最开始会对日常的驾驶数据进行统计,并计算出车辆的日常行驶路线。当车辆在既定的路线上行驶时,能够判断出车辆处于路线的具体位置,然后根据统计数据来实时平衡电池和发动机的动力输出。

Larsson希望软件能够自行判断哪种驾驶模式的油耗更低并自动切换到相应的模式,所以软件不仅要知道这段路程有多长,还需要知道相应的路况,比如如果一直在上坡,那么明显用发动机能够获得更大的牵引力,也更省油,而用电池的话则会耗能过快。

可以推断,软件提取的并不仅是车辆的驾驶数据,同样也包括导航数据。软件会将车辆行驶的驾驶数据和路线数据上传到服务中,并针对路线预设好动力分配。这样对于日常行驶来说,软件要做的工作就相当简单,只需要读取时间数据就好。在周一的早晨,你只需要调出上班路线就可以了。

Larsson在沃尔沃的V60上建立了算法模型进行测试。V60的插电版本中电动机驱动后轮,发动机驱动前轮,在需要的时候,发动机还能带动发电机给电池充电,电池的电量可以得到补充,因而,这个模型里,有两个自由度。

沃尔沃V60插电版

“假设你的旅途有100公里,你希望开到一半的时候,电池里还能剩下60%的电量,而过了三分之二的路程之后,电池的电量不能完全用完,还要剩下一点。那么只要把这个输入到程序就可以,程序会根据路径自动分配驱动方式,同时附赠一个不错的油耗表现。”

“我正在考虑把这个软件做成手机APP,但是我们都知道,这个软件能不能成功的关键在于汽车制造商愿不愿意对我开放车辆的相关数据。而且,目前的插电式混合动力节油效果已经很不错了,额外的10%提升对于用户来说,吸引力并不够大。我算了一笔账,可能他们用这个软件一年也省不了100美元。”Larsson认为软件的受众会很窄,“要么就是有油耗强迫症的,要么就是一些大型混动车队的管理者,因为基数大,最终的节油效果才有点看头。”

确实,如Larsson所想,这款软件的局限性很大,尤其是在后装市场,能发挥的力量有限。程序不仅要读取车辆的数据,还要介入车辆的动力控制系统,控制发动机和电动机的运行,如果仅靠破解车辆协议,如何能保证安全性?而且,不同的混动车型,电池容量、混动模式都各不相同,软件或者海纳百川,或者针对特定的品牌和车型出不同的版本,但是这之间的适配和测试工作也不是Larsson一个人可以完成的。

最好的结果就是,Larsson的这款软件能够被某个汽车制造商或者某个联盟收购,然后通过他们将其前置在车辆的控制系统之中,才能让软件真正发挥作用。而且还能带来额外的好处,软件的自动控制和模式切换,能够让锂电池不会被过度使用,也不会一直搁置不用(锂电池用太多和用太少,对于寿命都会有影响),可以延长锂电池的使用寿命。而对于驾驶者来说,再也不用担心因为模式问题而使混动车没能发挥出作用。

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