混合動(dòng)力步兵車(chē)的性能分析與設(shè)計(jì)

混合動(dòng)力步兵車(chē)的性能分析與設(shè)計(jì)

以柴電混合動(dòng)力步兵車(chē)作為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)能量利用和能量控制管理策略的優(yōu)化分析，以最優(yōu)的燃油經(jīng)濟(jì)性、最小的排放量、最低的系統(tǒng)成本和良好的動(dòng)力性能為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)控制策略和動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。基于Matlab編程環(huán)境，開(kāi)發(fā)了柴油-電動(dòng)混合動(dòng)力步兵機(jī)動(dòng)車(chē)輛的準(zhǔn)靜態(tài)動(dòng)力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。利用該動(dòng)力系統(tǒng)模型，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種車(chē)輛操控行為分析，而且可用于模擬和預(yù)測(cè)各種典型任務(wù)在實(shí)際駕駛循環(huán)工況中的表現(xiàn)。此外，以最小的燃油消耗總量和CO2排放量為目標(biāo)，基于上述動(dòng)力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型提出優(yōu)化問(wèn)題，基于按照動(dòng)力系統(tǒng)輸出總功率不同劃分出的4種典型駕駛循環(huán)工況，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池質(zhì)量和能量流管理策略模塊等參數(shù)優(yōu)化。從優(yōu)化結(jié)果可知，考慮到電池的充放電周期和能量特性，最佳的電池質(zhì)量約為整車(chē)干質(zhì)量的2.5%。但隨著電池技術(shù)的改進(jìn)，更高能重比電池的出現(xiàn)，必將在不改變電池容量的基礎(chǔ)上減輕電池質(zhì)量，從而提高車(chē)輛的輕便性。這種方案與通常使用的自動(dòng)齒輪換擋變速器相比，從能量消耗和CO2排放量數(shù)據(jù)可知，在低功耗負(fù)荷工況下，節(jié)能減排效果明顯。此外，對(duì)于輸出功率要求為220kW的駕駛循環(huán)工況，采用優(yōu)化后的混合動(dòng)力系統(tǒng)可節(jié)約傳統(tǒng)動(dòng)力布置方式下燃油消耗量的22.2%。若假設(shè)步兵車(chē)的使用壽命為40年，預(yù)計(jì)每年使用1500h，在整個(gè)該循環(huán)工況下可節(jié)油約80L，這意味著避免1.76×106kg的CO2排放量。另外，采用混合動(dòng)力系統(tǒng)比采用單一發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)總功率的要求低。

刊名：Applied Energy（英）

刊期：2011年第88期

作者：Francisco José Jimenez-Espadafor et al

編譯：吳濤