混合动力技术在军用汽车上的应用
基于某型军用越野车的分时驱动混合动力系统研究
（ １ ． Ｍｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｒ ｙ Ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ，Ｍ ｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｙ ｒ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ １ ６ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
７ ３ ８ ６ ０ ， Ｚ ｈ ｅ ￣ｉ ａ ｎ ｇ ２ １ ２ １ １ ３， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ４ ． Ｕ ｎ ｉ ｔ ６ ６ ４ １ ７ ， Ｘ ｕ ａ ｎ ｈ ｕ ａ ０ ７ ５ １ ０ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ： Ａ ｃ ｅ ｔａ ｒ ｉ ｎ ｋｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ｔ ｉ ｍｅ ｓ ｈ ａ ｒ ｅ ｄ ｉｖ ｒ ｅ ｈ ｙ ｂ ｉｄ ｒ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ ｗａ ｓ ｐｒ ｏ ｐｏ ｓ ｅ ｄ ｃ ｏ ｍｂｉ ｎ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｕｓ ｅ ｃ ｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｍｉ ｌ ｉ —
● 车辆工程
Ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
基 于 某 型 军 用 越动 力 系 统 研 究
朱诗顺 ， 闰世 良 ， 孙 燕 ， 杨 钢 ， 李 静
（ ｉ ． 军 事 交通 学院 军 用车辆 系， 天津 ３ ０ ０ １ ６ １ ； ２ ． 军事 交通 学院 研 究生管理 大 队 ， 天津 ３ ０ ０ １ ６ １ ； ３ ． ７ ３ ８ ６ ０部 队 ， 江苏 镇江 ２ １ ２ １ １ ３ ； ４ ． ６ ６ ４ １ ７部 队 ， 河 北 宣化 ０ ７ ５ １ ０ ０ ）
２ ． Ｐ ｏ ｓ ｔ ｇ ｒ ａ ｄ ｕ ａ ｔ ｅ Ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｂ ｉ ｒ ｇ ａ ｄ ｅ ， Ｍｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｙ ｒ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ １ ６ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ３ ． Ｕ ｎ ｉ ｔ
新能源汽车在军事领域中的应用
太 阳能 汽 车 太 阳能 在 汽 车 上 的 应 用技 术 主
要 有 两个 方 面 ： 一是 作 为 汽 车驱 动 力 为 驱 动力 ： 二 是作 为 汽车 辅 助 能源 ， 就是 在传 统汽 车上用太 阳能作 为辅 助动 力 ，
以减少 传统燃 料 的消耗 。太 阳能技术可 应用 于小 型
来 能够 大规模 应用 的必要前提 。 比如 ， 纯 电动汽车 需
要大量 的充 电设 施做保 障 。而建设这 些设 施不仅 需 要 巨大 的资金 投入 ， 而且需要 占用 大量 的土地 面 积 ．
无人 驾驶 通信 车辆 以及 小型无 人驾驶 侦察 车辆 等 。 新能 源汽 车 的主要优 势 节 约 燃 油 能 源 能源 储 备 和 安 全 直接 关 系 到 国家 的安全 。新 能源 汽车 以 电能和 太 阳 能等非石 化 能 源作 为驱 动 力 ， 可 以减 少 对燃 油 的使 用 ． 增 加 燃 油 战备储 存 量 ， 为 国家 安全 提供 有 力 的保 障 。在未
著， 其 在 军事领 域 中的应用 具有 重要 意义 。
纯 电动 汽 车 纯 电动 汽 车 是 一 种 采 用 单 一 蓄
电池 作 为储 能 动力 源 的汽 车 ， 其 利 用 蓄 电池作 为 储 能 动 力源 ， 通 过 电池 向 电动机 提 供 电 能 ． 驱 动 电动 机运转， 从 而推 动 汽车行 驶 。 纯 电动技 术 可应 用 于
混合动力技术在车辆工程领域的应用与研究现状
混合动力技术在车辆工程领域的应用与研究现状工作在最佳状态，其工作原理和液压混合动力驱动技术有些相似。
油电混合动力驱动技术的过程时间比较长，所以目前，已经有很多的小型汽车已经在市场投入使用了。
3目前混合动力技术在车辆工程领域中的与传统汽车相比，应用了混合动力技术的汽车的内燃机总是可以工作在最佳状态，所以油耗较低，并且能做到充分燃烧，可以把气体排放干净;并且发动机和电机电力可以很好的互补，有利于提升汽车性能。
混合动力技术作为现代科技技术，目前已经逐渐应用在了车辆工程领域，主要体现在混合动力工程车辆、混合动力矿用车辆、混合动力军用车辆以及混合动力乘用车辆四类车辆上。
（1）串并联式的车辆系统结构的设计流程。
串联式混合动力系统，与并联式混合动力系统相比最大的不同，就在于发动机只能通过，带动发电机来为电动机提供电能，在任何情况下都不能直接参与汽车的驱动工作，因此串联式的车辆系统结构中，发电机的功率比发动机的功率要大。
而并联式混合动力系统，则可以做到发动机和电动机可以同时驱动汽车工作，这样可以使发动机的功率和电动机的功率，相加从而大幅度的提升汽车性能。
在器件连接方式上，串联式混合动力系统结构中，采用的是机械连接的方式连接发动机和发电机，电气连接的方式连接发电机和其他元件，电气连接可以更加稳固系统结构，更好的提高工作效率。
如下图1、图2所示：（2）合理分配汽车动能能量的系数。
在车辆混合动力系统结构的高压部分，对精滤器完成检测流量指标，同时对电控单元进行设备的优化;在混合动力系统的低压部分，利用带有手油泵的粗滤器来进行粗滤器中油品的过滤，以此来保证车辆的运转效果良好。
为了保证汽车转矩效果修正的正常运行，要提高对所需总制动力矩的设计水平，避免其受外界影响。
（3）合理控制混合动力装载机车的参数。
混合动力装载汽车是混合动力技术，应用于车辆工程领域的良好典范，以应用了液驱混合动力技术的车辆为例，由于利用智能传感器的实施对发动机具有良好的控制作用，再加上开关量模拟量的输出调节可以很好的控制电液比例，所以混合动力技术可以更好的控制混合动力装载汽车的参数。
未来军用汽车的发展趋势——混合动力技术的应用
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ｈｙ ｒ ｏ ｒ ｙ ｒｓ ｂ ｄ Ｐ ｗｅ ；ｍｉ ｔｒ ｅ ｉｌ ；ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｉ ｌ ａ ｙ ｖ ｈ ｃｅ ｄ ａ ｔｇ ｉ
０ 引 言
随着 能源 危机 、 境 污染 的加剧 ， 学 技术 的 环 科
以大大 提高 车 辆 的加 速性 能 ，因为好 的车辆 加 速 性不 但 能保 证在 瞬 息 万变 的 战场 形势 下 不会 贻 误
ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｒ ｎ ｆｆ ｔ ｒ ｌ ａ ｙ ｖ ｈ ｃｅ ， ｙ ａ ａｙ ｉ ｇ ｍｏ ｅ ｅ ｅ ｔ ｎ ｏ ｙ ｒｄ ｐ ｗ ｒｔ ｎ ｍｉｓ ｎ ｍｏ ｅ ｈ ｄ ａ ｔ ｇ ｓａ ｄ ｅ ｅｏ ｉ ｇｔｅ ｄ ｏ ｕ ｅ ｍｉ ｔ ｒ ｅ ｉ ｌｓ Ｂ ｎ ｌｚｎ ｄ ｌｓ ｌ ｃｉ ｆ ｂ ｏ ｅ ａ ｓ ｓ ｉ ｄ ，ｔ ｅ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｎ ｕ ｉ ｏ ｈ ｉ ｒ ｏ
未来军用汽车 的发展趋 势
— —
混合 动 力技 术 的应 用
桂林 ． 孙亮
（ 河南工业职业技术学院汽车工程系 ， 河南 南 阳 ４ ３ ０ ） ７０ ０
【 摘要】 当今世界的大环境 下， 在 混合动力车辆 已经成为传统车辆 的强劲对手。 燃油经济性、 低速大扭矩 以及 隐蔽 性等特性 ． 使混合动力成为未来军车的发展 趋势。通过分析混合动力传动方式的选型 ， 比较 串、 并联形式的优缺 点。介 绍国内、 外的现有情况 ， 了解混合动力军车的发展 水平 。
新能源与军事应用提升军队战斗力的绿色动力
新能源与军事应用提升军队战斗力的绿色动力近年来，全球能源问题愈发突出，传统能源资源日益枯竭，环境污染问题也日趋严峻。
为应对这一挑战，新能源成为了一种可持续发展的解决之道。
在此背景下，军事领域也开始逐渐重视新能源的应用，以提升军队的战斗力，并实现绿色动力的目标。
一、新能源在军事应用中的重要性新能源的应用在军事领域中具有重要而独特的意义。
首先，新能源的广泛使用可以减少对传统能源的依赖，确保军事装备和系统的可持续运行。
其次，新能源的开发和利用可以有效降低环境污染，保护军事训练和作战所需的自然环境。
再次，新能源技术的应用可以提升军队的作战能力和战斗力，增强军事装备的性能和效能。
因此，新能源在军事应用中的重要性不可忽视。
二、太阳能在军事领域中的应用太阳能是新能源中应用最广泛的一种形式，也是在军事领域中应用最成功的一种形式之一。
太阳能电池板可以用于为军事基地和设备供电，如供应电灯、通讯设备、监控系统的电力需求。
此外，太阳能也可以为军队提供热水、制冷和制氧等功能。
在战场环境中，太阳能电池板还可以为隐蔽设备和无人机等提供电力支持，增强战斗力。
三、风能在军事领域中的应用风能是另一种重要的新能源形式，其在军事领域中的应用也日渐增多。
利用风能发电可以为军事设施和通信系统提供稳定可靠的电力来源。
此外，利用风能生成氢气也是一种新颖的应用方式，可以用于燃料电池和无人机等设备，为军事作战提供绿色动力。
四、地热能在军事领域中的应用地热能是一种相对较为稳定和可靠的能源形式，其在军事领域中的应用潜力巨大。
利用地热能可以为军事基地供应温水和暖气，提高驻军的生活质量和工作效率。
此外，地热能还可以用于军事工程建设中的深埋管道以及地下设施的供暖和制冷，增强军队的作战能力。
五、新能源在战场后勤保障中的应用新能源不仅可以直接应用于军队装备和设施，还可以在战场后勤保障中发挥重要作用。
例如，利用新能源可以为军队提供洗衣、煮饭、电脑运行等各种后勤保障需求的能源支持，确保军队的日常生活和作战需求得到满足。
新能源在军事领域的应用
国内合作与交流的现状与趋势
合作项目：共同研发新 能源技术，推动军事领 域的技术创新
交流平台：举办国际军 事会议，分享新能源技 术在军事领域的应用经 验和技术成果
发展趋势：加强合作与 交流，推动新能源技术 在军事领域的广泛应用 和深度融合
挑战与机遇：面对技术 瓶颈和国际竞争，需要 加强自主研发和创新能 力，抓住机遇，迎接挑 战
提升作战能力：新能源技术能够提供更高效、更可靠的能源供应，从而提高武器装备性能和作战 效率。
降低作战成本：新能源的使用可以减少对传统能源的依赖，降低能源采购成本和运输成本，从而 降低军事行动的整体成本。
增强隐蔽性：新能源的应用可以使军事装备在运行时减少噪音和热量，提高其隐蔽性和生存能力。
促进可持续发展：新能源的使用有助于减少对环境的污染和破坏，符合可持续发展的要求，有利 于保护生态环境。
技术难题：新能源技术尚未完全成熟，存在诸多技术难题需要攻克
成本问题：新能源技术的研发和生产成本较高，短期内难以大规模 应用
基础设施：军事领域需要完善的新能源基础设施，以满足各种需求
安全性：新能源技术在军事领域的应用需要确保安全可靠，避免发 生意外事故
新能源在军事领域的机遇
减少对传统能源的依赖，提高能 源安全
感谢观看
汇报人：
联合国环境规划署（UNEP）发布了一份关于新能源在军事领域的政策文件，强调了新能源在 军事领域的重要性，并呼吁各国政府制定相关政策，促进新能源在军事领域的应用。
欧盟委员会发布了一份关于新能源在军事领域应用的战略文件，提出了一系列目标，包括到 2025年将欧盟军队的能源消耗减少一半，到2030年实现所有军事设备的电动化。
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新能源在军事领域的应用
混合动力军用越野汽车动力匹配研究(二)
ｉ —— 电动轮 减速 装 置 的减 速 比
速时提供高功率。 显然图 ２ 不满足条件 ， 但是三相异 步感应电动机在牵引控制下，采用转差频率矢量控 制策略其机械特性分为两个阶段 ， 如图 ３ 所示 ： ３３电动机 的参 数选 择 ．
军 用越 野车 要求 爬坡 能力 较强 ，电动 机额 定功 率 的选 择 应根 据 汽 车 以一 定 速 度 ｕ行 驶 在 ｄ 角度
三 相异 步感 应 电机 的电磁 转矩 是 由旋转 磁 场 与 转 子 电流相 互 作用 产 生 的 ，转 矩 Ｔ与 磁 通 及转
子 电流 Ｉ 的关 系 为
Ｔ＝Ｃ． Ｉｃ 印 ２ ２０ Ｌ２ Ｊ
值转矩相差很大。电动机的最大转矩 Ｔ ｍ与额定转
矩 Ｔ 之 比称 为过 载 系数 ， 入 表 示 ： ｅ 用
无可 比拟 的优 势 。
式 中， ｃ 为常数 ， Ｒ 为转子每相绕组的等效 电 阻 ，加为转子等效阻抗 ， 为转差率 ， ｓ ｎ １ （ ｘ ｓ 且 ＝ ｎ 为异步电机的同步转速 ， 当定子电流的频率一定时 ，
ｎ为 常数 ； 转子磁 场 转速 ） 当电源 电压 和频 率 ， ｎ为 。
～一 —
—
～
（ １ １）
４ ＝
（ Ｇ
）～ ｕ
（ ２） １
电动机的最高转速 Ｎ 对混动力汽车传动系的
尺寸 产 生很 大 影 响 ， 尤其 是 现 在我 们 选 择 的是 电动
轮 ，可用 的空间很小 ，合理选择 Ｎ 及 ｉ 的值很重
一
定 ， 转 子 电路参 数 Ｒ 、 加不 变时 异 步 电动 机转 且 Ｘ
Ｐ
矩 Ｔ与 转差 率 ｓ 转 速 ｎ的关 系 Ｔ ） Ｔ ｆ ） 或 ＝ ｎ或 ＝（ 称 ｎ 为转 矩特 性…。其 曲线 如 图 ２所示 ： 】
混合动力技术军事化应用现状
23410.16638/ki.1671-7988.2019.20.083混合动力技术军事化应用现状史小川，史册，李丽军，高锦（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）摘 要：混合动力汽车（Hybrid Vehicle ）是当前汽车行业发展的研究热点，是一种提高车辆经济性，降低车辆污染的技术。
对于强调机动性、隐蔽性及动力性的军用车辆其具有广阔的应用前景。
文章简要介绍了混合动力技术军事化应用现状，对混合动力车辆的基本构型进行了说明，并列出了部分的基于混合动力技术的军用车辆。
依据现有车型的混动技术特点及构型，以军用车辆所关心的环境适应性、电磁兼容性（EMC ）、整车控制策略为关注点，分析了现阶段混动技术在军用车型上应用的技术瓶颈。
并对未来混合动力军事发应用发展的趋势进行了分析。
从使用角度考虑，以满足任务为最终目的，既继承传统动力底盘的优势，解决传统动力底盘动力性的不足，同时又不带来新的技术、成本及可靠性问题。
关键词：混合动力；车辆现状；军事化应用风险；发展趋势中图分类号：U461.2 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)20-234-03Current Situation of Militarized Application of Hybrid Power TechnologyShi Xiaochuan, Shi Ce, Li Lijun, Gao Jin( Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd., Shaanxi Xi ’an 710200 )Abstract: Hybrid Vehicle (HEV) is a research hotspot in the development of automotive industry. It is a technology to improve vehicle economy and reduce vehicle pollution. It also has broad application prospects for military vehicles emphasizing mobility, concealment and power. In this paper, the military application status of hybrid technology is taken as the research object, the basic configuration of hybrid vehicle is introduced, and some military vehicles based on hybrid technology are listed. According to the characteristics and configuration of hybrid technology of existing vehicles, the technical bottlenecks of hybrid technology applied in military vehicles at present are analyzed, focusing on the environmental adaptability, electromagnetic compatibility (EMC) and vehicle control strategy concerned by military vehicles. The development trend of hybrid power military development in the future is also analyzed. Considering from the use point of view, to meet the ultimate goal of the task, it not only inherits the advantages of the traditional power chassis, but also solves the shortcomings of the traditional power chassis, without bringing new technical, cost and reliability problems. Keywords: Hybrid; Current status of vehicles; Militarization application risk; Trend of development CLC NO.: U461.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)20-234-03前言近年来，伴随着全球能源危机及污染的加剧，融合了内作者简介：史小川，工程师，就职于陕西重型汽车有限公司，主要从事汽车电器系统开发。
军用汽车发动机技术发展动与趋势
民用 汽车 中，载 质量 为 １ ２吨 的 ～ 轻 型汽 车的 比功率 大约为 ２ ２ ０— ５ 千 瓦／ ，中型汽车的 比功 率大约 吨 为 ｌ — ０千瓦／ ， 型汽 车的比 ５ ２ 吨 重 功率大约为 ｌ 一ｌ ０ ２千瓦／ 吨。 据此 推算 ，目前质 量最大 的军用 后勤支 援 汽车 要求 的发 动机输 出功 率通 常为 ４ ０ ４ ０千 瓦 ，这 也就是说 ０—２ 最大 总质 量为 ４ ４吨的商用 汽完垒可 满 足军 用汽 车对 发动
机的要求。
并 且发 动机采 用 电子控 制技 术后 比传 统 的机械 控制 系统 能更 快地
适 应经 常是短 时 间出现 的不 同指 标 的要求。
对发 动 机 的技术 要 求涉 及到 发 动机 的技术 特性 参数 和它 的垒
Ｉ ｝ ．
２２ 第４ 总 １ ｏ 年 期’ 第１ 期 ０ ４
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可靠性能。
二、 军用汽 车发 动机采 用民用
汽车发动机先进技术势头强 劲 柴油发 动 机 电子 控制燃 油 喷 射技术已被 广泛采用，共轨式直接
燃油 喷射是 柴 油发动 机燃 油喷 射 的前沿技术 ，其结构和碌理如 图 ２
所 示 。 目前 ，不仅 民 用 轻 型 汽 车装
用 的柴 油发 动机 已普遍采 用共 轨 式直接燃 油喷射技术，采用 该装 置 的 ５— ６升 中等排 量发动机也 有所
增加．而且 重型运 输汽车的发动机 也开始使 用此项技术。由此可以预 见， 未来军用运输汽车柴油发动机 采用 共轨 式直接 燃 油喷射 技术 的 车型也会 １趋增 多。 ３ 与传统 的燃 油喷射 系统相 比， 共 轨式直 接燃 油喷 射 系统去掉 了 用 凸轮轴 控制 的喷 油泵和 与 喷油 泵相连的单个喷油管，其工作原理 虽然 非常 简单 ，但技 术却 相 当复 杂。共轨式直接燃油喷射系统的高
氢动力技术在军事领域的应用探索
氢动力技术在军事领域的应用探索引言随着全球能源危机的逐渐加剧，氢动力技术作为一种清洁、高效的能源形式越来越受到人们的关注。
在军事领域，氢动力技术的应用也逐渐成为研究的热点。
本文将围绕氢动力技术在军事领域的应用探索展开研究，探讨其在军事装备、作战体系、后勤保障等方面的应用情况，并分析其在提高作战效能、保障装备可持续发展等方面的作用。
一、氢动力技术在军事装备中的应用随着科技的不断进步，军事装备的种类和性能也在不断提升。
氢动力技术作为一种新型的能源形式，其在军事装备中的应用被广泛关注。
首先，氢燃料电池车辆在军事车辆中的应用逐渐增多。
与传统燃油车辆相比，氢燃料电池车辆具有零排放、低噪音、高效率等优势，可以提高军事车辆的机动性和隐蔽性，为军事作战提供更好的支持。
其次，氢动力技术还在军事舰船中得到应用，例如氢燃料电池潜艇等。
这些新型的装备不仅可以提高舰船的续航能力，还可以使其更具隐蔽性和生存能力，提高海军的作战效能。
二、氢动力技术在军事作战体系中的应用除了在军事装备中的应用，氢动力技术还可以在军事作战体系中发挥重要作用。
首先，氢动力技术可以为军队提供可靠的能源保障。
在军事作战中，能源的供应对于军队的行动至关重要，而传统燃油资源有限，容易受到敌方的打击。
而氢动力技术可以利用水通过电解产生氢气，其资源丰富且可再生，可以有效提高军队的作战持久能力。
其次，氢动力技术还可以为军队提供便捷的后勤保障。
在各种气候和地形条件下，氢动力技术具有很强的适应性，可以为军队提供可靠的后勤保障和支援，提高作战效能。
三、氢动力技术在军事后勤保障中的应用在军事后勤保障中，氢动力技术的应用也是一个重要的领域。
首先，氢动力技术可以为军队提供可持续的能源供应。
传统燃油资源是一种不可再生资源，随着全球能源危机的不断加剧，其供应会受到限制，而氢动力技术利用水产生氢气，可以提供持续的能源供应，为军队的后勤保障提供更好的保障。
其次，氢动力技术还可以减少军队的环境污染。
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第33卷 第1期吉林大学学报(工学版) Vol.33 No.1 2003年1月Journal of Jilin U niversity(Engineering and T echnology Edition) Jan.2003文章编号:1671-5497(2003)01-0038-04混合动力技术在军用汽车上的应用王庆年,曾小华,王伟华(吉林大学汽车工程学院,吉林长春 130025)摘 要:以BJ212军用轻型越野车为例,对其改为混合动力后的驱动型式、动力总成参数的确定以及性能预测等方面进行了初步探讨。
结果表明,改变后的越野车易于实现纯电动行驶和停车发电的功能,更能适应野战部队的需要。
与原车相比,最高车速提高30%,最大爬坡度提高34%,油耗降低30%,同时能在纯电动模式下以50km/h的速度行驶33.7km。
关键词:军用汽车;混合动力;动力总成;仿真中图分类号:U463.23 文献标识码:AApplication of the Hybrid Power on Military VehicleWANG Qing nian,ZEN G X iao hua,WAN G Wei hua(Colle ge of A utomobile Engineer ing,Jilin Univ er sity,Changchun130025,China)Abstract:Based on BJ212military light off road vehicle,researches have been done on the parameters selec tion of the pow er train and perform ance prediction after modification of pow er train to hybrid electric power drive.The result shows that the hybrid off load vehicle can function as electric driving and stand electricity g enerating,w hich m eets the m ilitary pared w ith the conventional vehicle,the hybrid vehicle per form ance is better:maximum speed is improved by30%and grade ability by34%,and fuel consumption is reduced by30%.At the same time,it can offer electric drive of up to33.7kilometers at the speed of50 km/h,so the design is proved feasible.Key words:military vehicle;hybrid power;pow er train;simulation由于混合动力汽车能大幅度降低油耗(约20%~40%)和减少排放(约50%~70%),因而得到了全球各大汽车公司的认可,并纷纷推出了自己的产品或实用样车。
我国政府对此也十分重视,已将其列为国家 十五 期间的 863 计划重大专项攻关内容之一。
国内的各大汽车厂家在国家的支持下也纷纷开始研制开发自己的混合动力产品并争取在 十五 末期实现产业化。
混合动力汽车除了能降低油耗和减少排放外,还可根据需要在一定范围内按纯电动模式运行。
因此从战备角度讲,混合动力汽车具有一定的隐形功能。
本文将传统的BJ212军用轻型越野车(以下简称BJ212车)改为混合动力驱动,并对改变后的越野车的传动系布置方案、各总成参数确定以及性能预测方法等方面进行了初步探讨。
收稿日期:2002 06 29作者简介:王庆年(1952-),男,吉林长春人,吉林大学教授,博士生导师。
1 混合动力驱动的BJ212车传动系构型方案改为混合动力驱动的BJ212车的构型方案如图1所示。
该方案保留了原车全轮驱动的基本结构以图1 四轮驱动串联型混合动力结构布置方案Fig.1 Configuration of two ax is drive series HEV适应军车高机动性的要求。
其动力传动系采用串联式布置方案,可使:发动机、发电机与驱动轮之间无机械联接;发动机可以不受汽车行驶工况限制而独立进行控制;发动机稳定地工作在高效区或低排放区附近。
同时,还能使军车在实战中具有一些特殊功能: 能够在一定范围内按纯电动模式运行。
此时发动机不工作,汽车本身在运行过程中产生的热量很少,远红外测试系统很难确定汽车的具体位置。
因此具有一定的隐形功能。
具有小型移动电站的功能。
这是传统车辆无法实现而野外实战又迫切需要的一种功能。
如希望军用汽车能够就地提供大功率电能给户外军事医院或用于电子侦探等。
2 主要动力总成的参数确定与传统汽车的动力传动系参数确定原则类似,混合动力汽车动力传动系各总成的参数确定与匹配的依据是要满足整车性能指标要求。
通过对国内外现有同类型军用汽车的统计分析,初步确定混合动力车的性能指标为:最高车速v max =130km/h;最大爬坡度(30km/h)为60%;加速时间(0~50km/h)为6~8s;纯电动模式最大行驶距离(50km/h)为30km 。
为了克服传统汽车的大马拉小车的现象,混合动力车的动力总成参数确定的基本原则是:发动机功率只需满足在平坦路面上以平均车速行驶的要求,加速和爬坡所需的峰值功率由电池来补充,对于图1所示的布置形式,电机应提供车辆所需的最大功率。
2 1 发动机根据上述基本原则,混合动力车发动机的最大输出功率可按下式计算:P e max =13600 t mgf +C d Av 221.15v (1)式中P e max 为发动机最大输出功率,kW ; t 为整车动力传动系效率,它包括发电机转换效率 g c (发电机的额定功率为P gc =P e m ax / g c ),电动机将电能变为机械能的转换效率 mc 以及机械传动效率 m 。
即: t = gc mc m ;v 为在平坦路面匀速行驶的车速,km/h ;m 为整车质量,kg ;f 为滚动阻力系数;C d 为空气阻力系数;A 为迎风面积,m 2。
v 的具体取值应依据所设计车辆的动力性能要求而定,一般希望v 的取值能够接近原来设计的指标。
而增加的电功率主要用于满足以最高车速行驶以及在加速、爬坡等工况下的功率要求,以进一步提高军车的动力性和机动性。
39第1期王庆年等:混合动力技术在军用汽车上的应用2 2 电动机电动机的参数主要为转速和功率。
根据国产电动机的实际情况,选择其最高转速为5000r/min,恒功率区系数 为3~5,相应地,电机额定转速为:N mr=N mm ax/ (2) 对于图1所示的串联系统,电机的功率必须满足性能指标中的最高车速和最大爬坡度的要求。
当车速为v max时,需要的电机功率为:P m c1=13600 mc m mgf+C d Av2max21.15v max (3)同理,为满足最大爬坡度要求,所需要的电机功率为:P m c2=13600 mc m mg sin +mgf cos +C d A v2sl op21.15v slop(4)式中v slop为爬坡行驶速度,km/h。
2 3 电池电池的参数主要为容量和数量。
参考美国军用混合动力汽车曾选用美国电源公司容量为85Ah的铅酸电池,而且不同容量的该系列电池的充放电特性易于从网上查到,所以本文初选容量为91Ah的该系列电池作为研究对象,所需的电池数量可按下述方法确定。
从功率要求方面考虑:电池组需满足电动峰值功率(P esspeak=P mcmax-P em a x)要求,应选电池数为:n bat=P esspe ak/(P bm ax mc m)(5)式中P esspeak为在最差条件下(如电池正处于控制策略设定的最低电量状态下CS LO SOC=0.4)的实际计算需要电池组提供的峰值功率;P bm ax为单个电池的最大输出功率。
从能量要求方面考虑:所选择的电池数量为:n bat>1000W road/( mc m U model C)(6)式中W road为车辆在纯电动模式下,在平坦路面上以时速50km/h行驶30km所消耗的电能,其值可由下式确定:W road=P e le t=13600mgf+C d A V2e le21.15v ele t式中t为以50km/h速度行驶30km所需的时间,h;C为电池容量,Ah;U model为单个模块电池的名义电压,V。
按上述方法,最终确定混合动力驱动的BJ212车动力总成的主要参数为:发动机最大功率为55 kW;电动机最高转速为5000r/min,最大功率为100kW;电池个数为24;整车其它参数基本不变。
由于改为混合动力驱动,使整车质量有所增加。
3 混合动力驱动的BJ212车性能仿真由于国内混合动力技术研究刚刚起步,还没有开发出专门适用于混合动力汽车仿真的软件。
本文在充分了解和掌握美国再生能量实验室开发的高级汽车仿真器(ADVISOR)基础上,对该软件的某些模块进行了二次开发使之能进行四轮驱动混合动力汽车的性能仿真[1]。
图2为笔者经二次开发后建立的适用于混合动力四轮驱动汽车性能仿真用的顶层模块。
它包括整车建模,车轮、后桥、变速器、电机、功率分配装置、电池、发电机及发动机组的建模。
将该模块嵌入至ADVISOR的GUI界面,并输入上面确定的基本参数,即可应用该软件对改为混合动力驱动的BJ212车的性能进行仿真计算。
有关这方面的详细讨论见文献[1~3]。
原BJ212车的动力性能模拟及测试结果见表1。
混合动力BJ212车的动力性能模拟结果见表2。
传统BJ212车的经济性仿真结果(模拟值L/100km)为15,而混合动力BJ212车为10 67(以零 SOC 40吉林大学学报(工学版)第33卷计算)。
由以上分析不难看出,混合动力型BJ212车动力性比传统BJ212车要好得多。
同时混合动力型BJ212车还兼有隐形(纯电动行驶工况下)和移动电站的功能,更能适应野战部队的需要。
表1 BJ212轻型越野汽车动力性能T able 1 Dynamic performance of the BJ212lightoff road vehicle项 目最高车速/(km h -1)最大爬坡度无拖挂拖挂800kg 测试值98 49.86 34.43模拟计算值97.550.434.5图2 适于军用的混合动力汽车的顶层模块F ig.2 T op module for militar y hybr id pow er vehicle表2 混合动力BJ212车的动力性能仿真结果T able 2 Dy namic performance simulation result of t he hybrid BJ212off road vehicle 项 目模拟计算结果项 目模拟计算结果最高车速/(km h -1)单独发动机工作发动机+驱动电机 96.5 131.8加速性/s 0~50km /h 0~80km /h 2.6 6.930km /h 最大爬坡度(%)(按无拖挂质量计算)单独发动机工作发动机+驱动电机25.866.8纯电动行驶里程/km 能提供最大纯电能量/(kW h)车速50km /h 8 733.7 4 结 论(1)军用混合动力驱动汽车选择串联式四轮驱动方案是合理的,易于实现纯电动行驶和停车发电的功能,兼有隐形做战和移动电站的功能,更能适应野战部队的需要。