車輛工程領(lǐng)域中混合動(dòng)力技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀研究

李小康 司文博 郭劍英

陸軍裝甲兵學(xué)院 北京 100072

目前車輛工程在節(jié)能方面、排放等方面都有著明顯的改善，但是近年形成霧霾頻發(fā)的主要原因便是汽車尾氣，并且由于科技水平發(fā)展的局限，燃油車的尾氣排放問題依然難以突破。因此，新能源車輛的研制開發(fā)已經(jīng)成為了當(dāng)今社會(huì)的必然趨勢(shì)[1]。而純電動(dòng)車的應(yīng)用又難以使在短時(shí)間內(nèi)取代燃油車輛。因此，混合動(dòng)力技術(shù)的出現(xiàn)，將互相彌補(bǔ)電動(dòng)車輛與燃油車輛之間存在的缺點(diǎn)，并協(xié)調(diào)統(tǒng)一其優(yōu)點(diǎn)[2]。混合動(dòng)力車輛所具有排放量低、耗油量小的特點(diǎn)，并且不僅在成本上比電動(dòng)車輛廉價(jià)，而性能上遠(yuǎn)勝于普通燃油車。

1 混合動(dòng)力技術(shù)現(xiàn)狀分析

混合動(dòng)力技術(shù)概述。混合動(dòng)力技術(shù)是一種全新性的技術(shù)形式，它分別在安全、節(jié)能、環(huán)保方面進(jìn)行創(chuàng)新。現(xiàn)今混合動(dòng)力技術(shù)結(jié)合了排放量低、耗油量小的特點(diǎn)，已經(jīng)在車輛工程領(lǐng)域得到了廣發(fā)運(yùn)用，并且衍生出兩種混合動(dòng)力系統(tǒng)。

2 混合動(dòng)力技術(shù)分類

2.1 油、電混合動(dòng)力系統(tǒng)

油、電混合動(dòng)力在車輛工程領(lǐng)域的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)燃油車與電動(dòng)車的割據(jù)現(xiàn)狀。在繼承內(nèi)燃機(jī)，并用電動(dòng)機(jī)加以配合的基礎(chǔ)上，依據(jù)實(shí)際狀況進(jìn)行靈活調(diào)控，以達(dá)到將發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)維持在綜合性能最佳的目的。

（1）串聯(lián)式。串聯(lián)式連接一般是通過發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，提供元件所需的能量，并使電動(dòng)機(jī)大幅度運(yùn)轉(zhuǎn)以致產(chǎn)生電磁力矩，從而驅(qū)動(dòng)汽車的行駛。串聯(lián)式連接驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)性較好，并且其排放指標(biāo)也相對(duì)較低，主要運(yùn)用在城市公交和集裝箱貨車方面。但是由于結(jié)構(gòu)較于簡(jiǎn)單，因此能量在進(jìn)行多次轉(zhuǎn)化的過程大大損耗，造成耗油量的增加。

（2）并聯(lián)式。并聯(lián)式連接有著兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，分別為發(fā)動(dòng)機(jī)和電力驅(qū)動(dòng)。并聯(lián)式車輛因其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，在工作狀態(tài)可以保持高效穩(wěn)定，所以其排放量及耗油量都在可控范圍內(nèi)，其驅(qū)動(dòng)動(dòng)力來源一般是通過發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同配合產(chǎn)生，但是也可以各自單獨(dú)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生。常見于中檔轎車的配置。

（3）混聯(lián)式。混聯(lián)式連接完美將串、并聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn)融為一處。在減少耗油量與排放量的同時(shí)，嚴(yán)格要求控制系統(tǒng)及其耦合裝置，但因生產(chǎn)成本大，故配置于高檔車中。車輛行駛速度是混聯(lián)式連接的關(guān)鍵。低速狀態(tài)下以串聯(lián)驅(qū)動(dòng)為主導(dǎo)，減少其排放量，如果車輛提速至穩(wěn)定，則為并聯(lián)式為主導(dǎo)，以減少耗油量。

2.2 液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)與液壓動(dòng)力系統(tǒng)共同組成液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)，其功率密度大，擁有良好的制動(dòng)能量與再利用率。因此雖然液壓混合的工作原理與油、電混合類似，但是在從實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)到用其能量驅(qū)動(dòng)車輛的效率上卻強(qiáng)于油、電混合[3]。因此在車輛頻繁起停的狀態(tài)，即使續(xù)航能力較差的液壓混合依然通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)來加強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行安全，在提升車輛驅(qū)動(dòng)能力的基礎(chǔ)上，提高車輛的運(yùn)行效率。

3 混合動(dòng)力技術(shù)的應(yīng)用分析

油、電混合與液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)是提高車輛工程發(fā)展價(jià)值的重要部分，可以提升車輛的動(dòng)力性能與燃油經(jīng)濟(jì)性。直至目前為止，其技術(shù)在車輛工程領(lǐng)域的應(yīng)用主要在客用車輛、軍用車輛、工程車輛與礦用車輛。

3.1 混合動(dòng)力在客用車輛上的應(yīng)用

自1997年第一款混合動(dòng)力轎車豐田普瑞誕生至我國(guó)的“863”項(xiàng)目，混合動(dòng)力技術(shù)已經(jīng)深入客用汽車的領(lǐng)域。由于城市公交車的頻繁制動(dòng)，不僅在增耗尾氣排放的同時(shí)，還增加燃油的耗用。而混合動(dòng)力技術(shù)的引入，其發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)的混合驅(qū)動(dòng)方式不僅使得發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)處于平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，在降低了維修成本的同時(shí)，還可以使客車在低速運(yùn)行之時(shí)選擇電力驅(qū)動(dòng)，從而減少城市公交車與大型客車在起動(dòng)加速時(shí)的尾氣排放量。

3.2 混合動(dòng)力在軍用車輛上的應(yīng)用

在軍用車輛上，混合動(dòng)力比之傳統(tǒng)動(dòng)力而言，有其無法超越的優(yōu)勢(shì)。裝載混合動(dòng)力技術(shù)的車輛，其動(dòng)力性能不僅能夠適應(yīng)戰(zhàn)場(chǎng)的形勢(shì)，并且在車輛動(dòng)力系統(tǒng)受到損毀時(shí)，臨時(shí)采用另一套動(dòng)力系統(tǒng)，大大保證了車輛的安全行駛與正常工作，同時(shí)在保證隨車人員安全的基礎(chǔ)上，提高了戰(zhàn)斗能力。并且在開啟電力驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)下，其噪聲和熱特征幾乎消失，減少了命中與暴露的概率。而一些軍事大國(guó)已經(jīng)將混合動(dòng)力技術(shù)視為軍事車輛上的核心技術(shù)：美軍研發(fā)的軍用車BravoFED和FEDALPHA皆裝載了混合動(dòng)力技術(shù)，不但在能源上減少了對(duì)燃油的依賴，還可以達(dá)到一般悍馬的性能。

3.3 混合動(dòng)力在工程車輛上的應(yīng)用

當(dāng)前，混合動(dòng)力工程機(jī)械產(chǎn)品主要集中在裝載機(jī)、挖掘機(jī)、叉車等三大類工程機(jī)械上，PC200-8型挖掘機(jī)通過混合動(dòng)力技術(shù)來回收制動(dòng)能和重物的勢(shì)能，以達(dá)到節(jié)能降耗，不僅解決了機(jī)械重量問題，還避免了在減速制動(dòng)時(shí)造成的系統(tǒng)發(fā)熱和能量浪費(fèi)。

3.4 混合動(dòng)力在礦用車輛上的應(yīng)用

目前混合動(dòng)力在礦用車輛的應(yīng)用仍處于探索中，但是在其蓄電池技術(shù)方面已有著重大突破，不僅擁有了獨(dú)立的產(chǎn)品，而且立足于在減少污染排放的基礎(chǔ)上解決其井下輔助運(yùn)輸所產(chǎn)生的難題。在礦井運(yùn)輸追求高效化、智能化的今天，發(fā)展混合動(dòng)力礦車必然是大勢(shì)所趨。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，各國(guó)對(duì)于混合動(dòng)力技的重視愈加顯著加強(qiáng)。雖然混合動(dòng)力技術(shù)在研發(fā)構(gòu)與投入過程依然存在成本高、技術(shù)難度大，質(zhì)量大等問題，但在混合動(dòng)力系統(tǒng)兼顧了液壓及油、電混合動(dòng)力的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于車輛上的混合動(dòng)力技術(shù)在創(chuàng)建生態(tài)環(huán)境的同時(shí)，推動(dòng)車輛工程領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。不僅響應(yīng)著當(dāng)今節(jié)能環(huán)保的主題，也是我國(guó)未來車輛市場(chǎng)發(fā)展的新方向。