混合動力步兵車的性能分析與設計

混合動力步兵車的性能分析與設計

以柴電混合動力步兵車作為研究對象，通過對能量利用和能量控制管理策略的優化分析，以最優的燃油經濟性、最小的排放量、最低的系統成本和良好的動力性能為優化目標，對車輛動力系統控制策略和動力推進系統進行設計。基于Matlab編程環境，開發了柴油-電動混合動力步兵機動車輛的準靜態動力系統數學模型。利用該動力系統模型，可以實現對各種車輛操控行為分析，而且可用于模擬和預測各種典型任務在實際駕駛循環工況中的表現。此外，以最小的燃油消耗總量和CO2排放量為目標，基于上述動力系統數學模型提出優化問題，基于按照動力系統輸出總功率不同劃分出的4種典型駕駛循環工況，實現對電池質量和能量流管理策略模塊等參數優化。從優化結果可知，考慮到電池的充放電周期和能量特性，最佳的電池質量約為整車干質量的2.5%。但隨著電池技術的改進，更高能重比電池的出現，必將在不改變電池容量的基礎上減輕電池質量，從而提高車輛的輕便性。這種方案與通常使用的自動齒輪換擋變速器相比，從能量消耗和CO2排放量數據可知，在低功耗負荷工況下，節能減排效果明顯。此外，對于輸出功率要求為220kW的駕駛循環工況，采用優化后的混合動力系統可節約傳統動力布置方式下燃油消耗量的22.2%。若假設步兵車的使用壽命為40年，預計每年使用1500h，在整個該循環工況下可節油約80L，這意味著避免1.76×106kg的CO2排放量。另外，采用混合動力系統比采用單一發動機對發動機總功率的要求低。

刊名：Applied Energy（英）

刊期：2011年第88期

作者：Francisco José Jimenez-Espadafor et al

編譯：吳濤