基于模型的串联式混合动力履带车辆功率分配策略研究

发布时间：2020-08-25 20:46

【摘要】：进入新世纪,各个国家的陆军都在积极寻求主战坦克性能的新突破。工程师把电传动技术应用于坦克传动系统之中,突破了机械传动的弊端,使坦克的机动性能进一步增强。同时各种高能电子武器,如激光武器、电磁炮、电热炮,大幅度提高坦克的火力性能;电磁装甲为坦克提供更强的防护性能支撑。因此坦克的电气化已经成为发展的主流方向。本文将以串联式混合动力履带车辆的电传动系统为对象进行研究。研究了前、后功率链协调控制策略,使用levant微分器对发动机多转速切换模式过渡过程进行控制,并根据发动机的实际转速响应,动态调节发电机的转矩加载,并同步动态调整后功率链驱动电机转矩加载系数,实现了前、后功率链功率协调控制。并比较不同的发动机转速工作模式的优劣,综合考虑调速成本、燃油消耗成本及整车全工况功率需求,选取了多转速切换模式作为发动机的基本控制策略。为优化发动机-发电机组发电功率和电池功率分配及保证电池工作区域稳定、延长电池组工作寿命,研究了基于电池标定模型的电池组SOC估计和峰值功率预测方法,采用改进的无迹卡尔曼滤波算法设计状态估计器,对电池SOC精确估计;采用基于电池内阻模型的多参数约束峰值功率预测算法,通过综合考虑电流、电压、SOC等约束条件,实现了峰值功率的实时估计。在电池SOC估计模型和功率预测模型基础上,研究了基于模型的功率规则分配与功率优化分配两种方法。基于电池预测模型和发动机最佳燃油经济性曲线,研究了基于规则的功率分配策略,使动力电池组工作在其峰值充、放电功率范围内,优化发动机-发电机组工作点,提高燃油经济性。进一步地提出了采用基于成本函数的最优功率分配策略,建立了成本函数评价油耗成本、电耗成本、电池组寿命损耗成本和发动机-发电机组转速波动成本,最终基于建立的成本函数,采用黄金分割搜索算法,实现了基于成本函数的实时最优功率分配策略。为了验证功率分配策略的可行性和实时计算性能,搭建了控制器在环的硬件在环试验平台,采用dSPACE实时仿真平台和rapidECU控制器,并设计了它们之间的CAN通讯接口,实现了实时控制和仿真,验证了本文提出的基于规则的功率分配策略和基于成本函数的最优功率分配策略。
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TJ810
【图文】：

战斗系统,样车,美国,电力

renk 公司研制了 600kW 的电力-机械传动装置，之后又推出战坦克的 1100kW 的电力-机械传动装置，被分别命名为者的设计目标是英美的未来战斗平台，但没有得以应用[13]了 REX 机械-电子传动系统，基于综合电传动和机械传动优配式混合动力电传动系统，该系统的功率分配效率较高，属类型[14]。始研究电传动军用车辆也较早，最早发展的也是电力-机械传国奎奈蒂克公司最早设计出了“E-X”电传动装置，如图 1重量相比液力传动装置都十分有优势，对应用于未来的履吸引力，因此美国通用承包的新一代“地面战车”(GCV)项13]。

【参考文献】