基于改进ECMS的混合动力拖拉机OS-ECVT构型的节能控制策略研究

摘要

[目的]本文旨在突破大马力混联式混合动力拖拉机的节能控制策略，提升大马力混联式混合动力拖拉机的燃油经济性。[方法]以大马力混联式混合动力拖拉机的行星齿轮式输出分流电动无级变速式（OS-ECVT）构型为研究对象，完成OS-ECVT动力学模型的搭建。基于庞特里亚金极小值原理（PMP）的改进策略提出基于改进的等效燃油消耗最小策略（ECMS）的节能控制策略，在犁耕作业工况下进行节能控制仿真，并与基于最佳经济性的节能控制策略（OOL）进行对比分析。[结果]基于改进的ECMS节能控制策略发动机99.5%的工作点位于小于等于194 g·kW^-1·h^-1区间，而基于OOL的节能控制策略仅有7.12%的工作点位于该区间，且基于改进的ECMS节能控制策略发动机输出功率更加合理，有效提升了发动机的经济性。基于改进的ECMS节能控制策略MG2（调速电机）92.5%的工作点位于大于0.9的效率区间内工作，而基于OOL的节能控制策略仅有0.37%位于该区间，基于改进的ECMS节能控制策略的无级变速性能与功率分流性能更加高效。较基于OOL策略，基于改进ECMS的节能控制策略的MG1（主发电机）转矩调节功能更加优异，SOC（电池荷电状态）变化更加经济。基于改进的ECMS节能控制策略较基于OOL策略减少9.23%等效燃油消耗量，有效提升了整机的燃油经济性。[结论]该研究可为大马力混联式混合动力拖拉机节能控制策略开发提供参考。

关键词

混合动力拖拉机 / 庞特里亚金极小值原理 / 无级变速 / 输出分流 / 等效燃油消耗最小 / 节能控制

基金资助

国家重点研发计划项目(2022YFD2001202); 智能农业动力装备全国重点实验室开放课题(SKLIAPE2023019)