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技術

研究混合動力軍車系統(tǒng)選型的加權法

2025China.cn   2009年03月16日

車輛特性的基本要求必須是整備質量??;越野速度快,戰(zhàn)場靈活性高;既可以搭載一支武裝人員小分隊,還能運載武裝人員的隨身物品、武器彈藥、通訊器材及其它特殊裝備;能夠儲備足夠的燃油、食物及水,使車輛及人員在野外生存條件下能夠維持數(shù)天。本文要進行系統(tǒng)選型的是一輛輕型、四輪驅動的混合動力軍車。該車輛作為輪式戰(zhàn)術車輛,主要用做對敵方重點目標進行快速偵察及實施有效攻擊,且具有空運、空投能力。

 

一、混合動力軍車技術

 

隨著混合動力技術在商業(yè)上的廣泛運用,軍隊也將此技術逐步引入軍用車輛。混合動力技術的運用能給軍用車輛帶來多方面的利益。因為相對于傳統(tǒng)軍車,混合動力軍車具有以下的優(yōu)勢:

 

1)動力性。與傳統(tǒng)軍車相比,混合動力軍車驅動系統(tǒng)輸出的強大轉矩可以大大提高車輛的加速性能,因為好的車輛加速性不但能保證在瞬息萬變的戰(zhàn)場形勢下不會貽誤戰(zhàn)機,更對生存能力也大有幫助。同時,由于動力源的增加,混合動力軍車的爬坡能力也進一步提高。

 

2)可靠性與易維護性。從現(xiàn)有的美國AHEAD8×8的平臺實驗得知,如果發(fā)動機損壞,車輛能夠利用存儲的能量轉移到維修區(qū)域;如果電池組的電量被耗光,任何美國未來作戰(zhàn)車輛都能夠利用“從動鋼纜牽引系統(tǒng)”為其提供救援。

 

如果某混合動力軍車有4個裝在輪轂內(nèi)的驅動電機,那么該車輛在柴油機損壞、甚至是部分電動機發(fā)生故障的情況下仍可以維持正常行駛,使得車輛在方便的時刻更換損壞的電機。

 

3)隱蔽性。混合動力軍車與傳統(tǒng)軍車相比,它所排放煙度的減少和排溫的降低,不僅明顯降低了車輛排放對空氣的污染,更大大降低了車輛的可見特征和紅外特征。純電動模式下,混合動力軍車只需借助蓄電池動力前進,此時車輛噪聲和熱特征幾乎消失,不易被敵方紅外偵察設備發(fā)現(xiàn),就實現(xiàn)了隱形作戰(zhàn),減少了車輛被敵方追蹤和命中的概率。

 

4)具有小型移動電站的功能。數(shù)字化戰(zhàn)場使現(xiàn)代陸軍車輛對電力的需求增加,計算機、通信裝備、加密系統(tǒng)、顯示裝置、識別系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)等數(shù)字化設備必須隨時保持正常的工作狀態(tài),以及車輛就地向戶外軍事醫(yī)院或電子偵察車提供大功率電能,這些都是傳統(tǒng)軍車無法實現(xiàn)而野外作戰(zhàn)又迫切需要的,然而混合動力軍車都能完成,因為在剎車或下坡時,混合動力軍車的電動機也可以作為發(fā)電使用——把制動時正常損失的能量轉換成電能存儲,為發(fā)動機輔助裝置和電發(fā)射提供動力。

 

5)燃油經(jīng)濟性。據(jù)悉,燃油補給占維持一場戰(zhàn)斗所需后勤補給總噸位的70%,而如今的混合動力軍車能將燃油經(jīng)濟性提高25%以上。首先,它可以保障汽車在一次加油情況下的行駛時間和距離更長,可以減少后勤燃油供給,增大完成任務的可能性;其次,它具有更大的作戰(zhàn)行駛半徑,而在同樣作戰(zhàn)行駛半徑下車輛如果攜帶較少的燃油既能減輕戰(zhàn)車的戰(zhàn)斗全重,又能降低車輛的著火危險性;再次,它還可以節(jié)約軍費,如在執(zhí)行同樣的偵察使命的情況下,一輛“悍馬”越野車需要耗費472kg燃料,而“影子RST-V”只需要200kg燃料,優(yōu)勢非常明顯。

 

6)其他。與傳統(tǒng)軍車相比,由于混合動力軍車具有多動力源以及制動力回收功能,因此它對發(fā)動機的最高功率需求不大,可以減少傳統(tǒng)軍車的發(fā)動機尺寸,從而降低摩擦損失,提高機械效率。

 

二、混合動力軍車的類型及特點

 

與商用混合動力電動汽車一樣,混合動力軍車也分為四類:串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式和復合式。本文主要考慮串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種電動汽車。

 

串聯(lián)式電動汽車,也稱為發(fā)動機輔助型電動車,它的主要特點是在純電動模式下,內(nèi)燃機和發(fā)電機一起工作產(chǎn)生所需的電能。并聯(lián)式電動汽車,也稱為電力輔助型燃油車,它的主要特點是內(nèi)燃機和與變速器相連的電動機都通過各自的驅動軸驅動車輪;故車輛既能機械驅動又能電驅動,也能二者同時作用。對混合動力軍車而言,同一型號的車輛,串聯(lián)式與并聯(lián)式電動車的主要優(yōu)缺點如表1所示。

 

 

 

三、混合動力軍車系統(tǒng)選型的加權法研究

 

加權法作為一種評價方法,在混合動力軍車系統(tǒng)選型上的運用,能夠幫助實現(xiàn)較優(yōu)系統(tǒng)的確定。

 

(一)混合動力軍車系統(tǒng)選型的加權法

 

混合動力軍車系統(tǒng)選型的加權法是指把參與選型評價的串、并聯(lián)式電動軍車的主要優(yōu)缺點分成若干類,所有類不管評價內(nèi)容多少,均按統(tǒng)一記分體系分別記分(如10分制或100分制),并按照各類的內(nèi)容對選型評價的重要程度,分別賦予各類權重系數(shù)(權重系數(shù)可由統(tǒng)計均值法、二項系數(shù)法、兩兩比較法、環(huán)比評分法、層次分析法等方法確定)。按各類所得的分值,分別乘以各自的權重系數(shù)并求和,就可以分別得到串、并聯(lián)式混合動力軍車參與選型評價的結果值,即:

 

 

 

然后,比較串、并聯(lián)式混合動力軍車參與選型評價的結果值的大小,結果值越大,評價值越高。最后,選擇對應結果值最大的混合動力系統(tǒng)為最佳混合動力軍車系統(tǒng)選型方案。

 

(二)加權法在串、并聯(lián)式混合動力軍車上的具體應用

 

由表1知,公式(1)中,n=6;其中,m1為控制系數(shù),m2為電池,m3為能量傳遞效率,m4為內(nèi)燃機工作效率,m5為環(huán)境污染,m6為其它。

 

設定mi的記分體系為10分制,

 

對串聯(lián)式電動軍車而言,m1=5m2=5,m3=5m4=7,m5=7,m6=5;

 

對并聯(lián)式電動軍車而言,m1=5,m2=7,m3=7,m4=7m5=5,m6=7。

 

因為軍車的兩大性能分別是作戰(zhàn)性和保障性,即較高的機動性、可靠性與易維護性、隱蔽性等;并且在某種相對意義上,車輛的經(jīng)濟性和環(huán)保性幾乎不予以考慮。

 

已知 ,根據(jù)軍車性能比較分析,分別取:k1=0.1k2=0.2,k3=0.3,k4=0.2k5=0.1,k6=0.1。

 

串聯(lián)式混合動力軍車參與選型評價的結果值:k1=0.1,k2=0.2,k3=0.3,k4=0.2k5=0.1,k6=0.1;以及串聯(lián)式電動軍車的m1=5,m2=5m3=5,m4=7,m5=7m6=5帶入公式(1)得:

 

 

 

并聯(lián)式混合動力軍車參與選型評價的結果值:k1=0.1,k2=0.2k3=0.3k4=0.2,k5=0.1k6=0.1;以及并聯(lián)式電動軍車的m1=5,m2=7,m3=7,m4=5m5=5,m6=7帶入公式(1),得:

 

 

 

因為A1<A2,所以選擇并聯(lián)式混合動力軍車作為最終選擇方案。

 

四、結論

 

盡管在某種程度上而言,通過使用加權法進行系統(tǒng)選型的評定能夠得到較優(yōu)的方案,而且這一點很多時候都得以驗證;但是,加權法中類的記分以及權重系數(shù)選擇卻不是很容易,它需要嚴密的分析來設定,是一項比較困難的過程,仍需完善。

 

(轉載)

標簽: 混合動力軍車系統(tǒng) 我要反饋 
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