混合动力步兵车的性能分析与设计

混合动力步兵车的性能分析与设计

以柴电混合动力步兵车作为研究对象，通过对能量利用和能量控制管理策略的优化分析，以最优的燃油经济性、最小的排放量、最低的系统成本和良好的动力性能为优化目标，对车辆动力系统控制策略和动力推进系统进行设计。基于Matlab编程环境，开发了柴油-电动混合动力步兵机动车辆的准静态动力系统数学模型。利用该动力系统模型，可以实现对各种车辆操控行为分析，而且可用于模拟和预测各种典型任务在实际驾驶循环工况中的表现。此外，以最小的燃油消耗总量和CO2排放量为目标，基于上述动力系统数学模型提出优化问题，基于按照动力系统输出总功率不同划分出的4种典型驾驶循环工况，实现对电池质量和能量流管理策略模块等参数优化。从优化结果可知，考虑到电池的充放电周期和能量特性，最佳的电池质量约为整车干质量的2.5%。但随着电池技术的改进，更高能重比电池的出现，必将在不改变电池容量的基础上减轻电池质量，从而提高车辆的轻便性。这种方案与通常使用的自动齿轮换挡变速器相比，从能量消耗和CO2排放量数据可知，在低功耗负荷工况下，节能减排效果明显。此外，对于输出功率要求为220kW的驾驶循环工况，采用优化后的混合动力系统可节约传统动力布置方式下燃油消耗量的22.2%。若假设步兵车的使用寿命为40年，预计每年使用1500h，在整个该循环工况下可节油约80L，这意味着避免1.76×106kg的CO2排放量。另外，采用混合动力系统比采用单一发动机对发动机总功率的要求低。

刊名：Applied Energy（英）

刊期：2011年第88期

作者：Francisco José Jimenez-Espadafor et al

编译：吴涛