淺談車輛工程領(lǐng)域中的混合動(dòng)力技術(shù)

齊懷宇 張永贊

摘要：研究發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)階段燃料電池產(chǎn)業(yè)運(yùn)行中，其燃料電池技術(shù)的使用在一定程度上有所突破，通過(guò)混合動(dòng)力車輛的研究，充分改變了電動(dòng)車以及傳統(tǒng)車的運(yùn)行現(xiàn)狀，并充分展現(xiàn)耗能低、排放低的特點(diǎn)，該種車輛的性能相對(duì)較好，而且，存在著耗能低、排放低的特點(diǎn)，所以，在現(xiàn)階段車輛工程領(lǐng)域中，混合動(dòng)力技術(shù)的使用前景相對(duì)廣泛。

關(guān)鍵詞：車輛工程;混合動(dòng)力技術(shù)

1引言

工程車輛在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起著重要作用。工程車輛通常作業(yè)環(huán)境十分惡劣，工況復(fù)雜，能量利用率低、能耗高、排放差，其節(jié)能減排問(wèn)題一直是行業(yè)研究的重點(diǎn)。近年來(lái)，很多研究機(jī)構(gòu)和工程車輛生產(chǎn)廠商推出了混合動(dòng)力工程車輛產(chǎn)品或樣機(jī)，主要集中在混合動(dòng)力輪式裝載機(jī)方面，取得了較好的研究成果。

2混合動(dòng)力車輛的分類

混合動(dòng)力車輛有多種分類方法，如按連接部件的位置分類、按混合比的大小分類及按驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的復(fù)雜程度分類。根據(jù)動(dòng)力傳遞路線，可將混合動(dòng)力汽車劃分為：串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式。第一，串聯(lián)式混合動(dòng)力車輛。串聯(lián)式混合動(dòng)力車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能供給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)或存儲(chǔ)于動(dòng)力電池中。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置自由度大，控制難度小，但傳動(dòng)效率較低。第二，并聯(lián)式混合動(dòng)力車輛。并聯(lián)式混合動(dòng)力車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)通過(guò)動(dòng)力耦合裝置與傳動(dòng)軸連接，車輛既可以由發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械驅(qū)動(dòng)，又可以由驅(qū)動(dòng)電機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)效率較高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布置受到一定限制。第三，混聯(lián)式混合動(dòng)力車輛。混聯(lián)式混合動(dòng)力車輛是在并聯(lián)式混合動(dòng)力車輛的基礎(chǔ)上，增加了由發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)發(fā)電機(jī)發(fā)電給電機(jī)，再由電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛的傳遞路線，是串聯(lián)式與并聯(lián)式的結(jié)合。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作模式更多，結(jié)構(gòu)和控制最復(fù)雜，要求布置更緊湊。

3車輛工程領(lǐng)域中混合動(dòng)力技術(shù)的現(xiàn)狀分析

3.1油、電混合動(dòng)力系統(tǒng)

油電混合動(dòng)力汽車就是同時(shí)利用電動(dòng)機(jī)與燃油發(fā)電機(jī)兩種推動(dòng)力能源的汽車，由于在當(dāng)今市場(chǎng)上的油電混合動(dòng)力汽車會(huì)存在不同的動(dòng)力源能量耦合方式，因?yàn)榭梢苑譃榇?lián)、并聯(lián)與混聯(lián)混合動(dòng)力汽車三大類。另外，根據(jù)汽車電功率在全部輸出功率中所占的百分比，可以將其分為輕度、中度與重度混合動(dòng)力汽車。在混動(dòng)汽車當(dāng)中，根據(jù)汽車電功率在全部輸出功率中所占的百分比，可以將其分為輕度、中度與重度混合動(dòng)力汽車。在輕度混合動(dòng)力汽車當(dāng)中，由于其系統(tǒng)中安裝著啟動(dòng)與發(fā)電并存的一體化電機(jī)，所以在當(dāng)遇到發(fā)動(dòng)機(jī)不工作的情況應(yīng)立即停止其工作。在中度混合動(dòng)力汽車當(dāng)中，其系統(tǒng)采用混光系統(tǒng)的是一個(gè)較大功率的ISG電機(jī)。而混合度在百分之三十以上的通常為重度混合動(dòng)力汽車，一般情況下，重度混合動(dòng)力汽車需要配備較大功率的電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)。

3.2液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)

對(duì)于液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)而言，主要是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)以及液壓動(dòng)力系統(tǒng)的共同組成，而且，在液壓動(dòng)力系統(tǒng)控制的過(guò)程中需要進(jìn)行可逆儲(chǔ)能元件的設(shè)計(jì)，在液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，電動(dòng)元件存在著不同驅(qū)動(dòng)的方法，例如，在液壓馬達(dá)以及液壓泵系統(tǒng)運(yùn)行中，通過(guò)對(duì)電路連接方法的分析，可以充分保證液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。同時(shí)，在對(duì)液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)分析的過(guò)程中，其基本的運(yùn)轉(zhuǎn)方式及工作原理與油電混合動(dòng)力系統(tǒng)基本相同，可以節(jié)約能源，并降低運(yùn)行成本。

4車輛工程領(lǐng)域中的混合動(dòng)力技術(shù)應(yīng)用

4.1串并聯(lián)式車輛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

串聯(lián)式與并聯(lián)式兩種流程設(shè)計(jì)存在許多不同，其連接順序，方式，儲(chǔ)能元件等方面都存在差異。并聯(lián)式的車輛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，一般會(huì)采用機(jī)械連接的方式，而串聯(lián)式的車輛系統(tǒng)機(jī)構(gòu)卻通常采用電氣連接的方式。前者是將電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行互相連接，而后者主要是將儲(chǔ)能元件與發(fā)電機(jī)進(jìn)行對(duì)接，多了提升整體系統(tǒng)穩(wěn)定性及工作效率的保障。在車輛檢測(cè)的過(guò)程里，與其相關(guān)的保養(yǎng)與維修工作也不容忽視，要嚴(yán)格把控，來(lái)確保汽車動(dòng)力效能的提升。通過(guò)實(shí)際控制分配，對(duì)汽車所需的總制動(dòng)距離與制動(dòng)踏板的調(diào)節(jié)都有準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。

4.2車輛系統(tǒng)動(dòng)力能量的系數(shù)分配

伴隨車輛工程領(lǐng)域混合動(dòng)力的研究分析，在車輛混合動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)建的過(guò)程中，其作為系統(tǒng)高壓部分，需要通過(guò)精濾器的使用，進(jìn)行流量計(jì)量，并不斷完成相關(guān)的數(shù)據(jù)檢測(cè)，確定項(xiàng)目檢測(cè)指標(biāo)。而且，在對(duì)電控單元執(zhí)行效果分析的過(guò)程中，應(yīng)該通過(guò)對(duì)傳感器優(yōu)化方案的確定，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行狀況的控制，并逐漸提高車輛系統(tǒng)動(dòng)力能量控制的價(jià)值性，展現(xiàn)車輛運(yùn)行的最終效果。同時(shí)，在工程車輛低壓部分運(yùn)行狀況分析中，應(yīng)該對(duì)車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)效果進(jìn)行控制分析，并通過(guò)粗濾器中油品的過(guò)濾工作的確定，進(jìn)行手油泵粗濾器的項(xiàng)目設(shè)計(jì)，充分保障車輛運(yùn)行的穩(wěn)定性及效用性。而且，在對(duì)動(dòng)力能量系數(shù)分配的過(guò)程中，需要對(duì)系統(tǒng)凸輪軸傳感器以及加速踏板傳感器的運(yùn)行狀況進(jìn)行確定，并通過(guò)對(duì)運(yùn)行監(jiān)測(cè)指標(biāo)的分析，進(jìn)行項(xiàng)目電源的控制，展現(xiàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的價(jià)值性，并滿足車輛運(yùn)行的基本需求。同時(shí)，在對(duì)所需總制動(dòng)力矩需要保證工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的合理性，并充分保障車輛運(yùn)行以及轉(zhuǎn)矩效果的價(jià)值性，提高車輛系統(tǒng)動(dòng)力能量運(yùn)行的穩(wěn)定性，而且可以為系數(shù)的分配提供支持。

4.3裝載機(jī)車的參數(shù)分析

液驅(qū)混合動(dòng)力技術(shù)，在運(yùn)用于新型工程車輛的過(guò)程中，主要是依靠于高壓儲(chǔ)能器，以其作用來(lái)提升車輛的前驅(qū)裝置動(dòng)力。因此，對(duì)其裝載機(jī)車的參數(shù)控制要足夠重視。要提升參數(shù)控制的水平，就需要采用智能傳感器，還要做好電液比例的控制工作。整個(gè)車輛工程運(yùn)作中，參數(shù)控制非常重要，每個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)得到有效的控制。工作人員在負(fù)責(zé)離合器的開斷工作中，需要采用液壓控濕等方式來(lái)加以控制。利用高壓蓄能器來(lái)串聯(lián)發(fā)動(dòng)機(jī)從而對(duì)混合動(dòng)力裝載機(jī)車的參數(shù)控制。由發(fā)動(dòng)機(jī)為支撐，支撐電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，有效對(duì)系統(tǒng)工作的流程進(jìn)行簡(jiǎn)化。

5實(shí)踐應(yīng)用分析

豐田雷凌雙擎的混合動(dòng)力系統(tǒng)屬于混聯(lián)式，混聯(lián)式是混合動(dòng)力系統(tǒng)中原理最復(fù)雜、成本和技術(shù)含量最高的一種。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不工作且汽車處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，車輛電氣系統(tǒng)由動(dòng)力電池和低壓蓄電池供電。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速狀態(tài)且車輛靜止或者車輛處于減速狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力或者車輛減速時(shí)的動(dòng)能會(huì)被電機(jī)回收，通過(guò)能量控制單元（PCU）給動(dòng)力電池充電。當(dāng)車輛處于巡航或小負(fù)荷加速狀態(tài)時(shí)，動(dòng)力系統(tǒng)盈余的動(dòng)力會(huì)被電機(jī)回收，再通過(guò)能量控制單元（PCU）將多余的動(dòng)力傳輸?shù)絼?dòng)力相對(duì)不足的一端，形成一個(gè)動(dòng)力閉環(huán)回路。此時(shí)電機(jī)（MG1）不給動(dòng)力電池充電，動(dòng)力電池不給電機(jī)（MG2）供電，但如果發(fā)動(dòng)機(jī)稍微加大負(fù)荷，則會(huì)給動(dòng)力電池進(jìn)行充電，此時(shí)的車輛處于經(jīng)濟(jì)（ECO）模式或充電（CHG）模式。當(dāng)車輛處于起步或大負(fù)荷加速狀態(tài)時(shí)，混合動(dòng)力系統(tǒng)通過(guò)能量控制單元（PCU）由動(dòng)力電池向驅(qū)動(dòng)電機(jī)增加動(dòng)力輸出，或者增加發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸入。此時(shí)如果只有驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行動(dòng)力輸出，這時(shí)車輛處于純電（EV）模式;如果發(fā)動(dòng)機(jī)處于大負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)也輸出動(dòng)力，車輛便處于“POWER”（動(dòng)力）模式。

6結(jié)束語(yǔ)

總之，混合動(dòng)力技術(shù)在車輛工程領(lǐng)域的應(yīng)用能夠整體的發(fā)揮車輛的節(jié)能環(huán)保功效，促進(jìn)車輛工程領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展性。而對(duì)其裝載機(jī)車的參數(shù)控制，串并聯(lián)式車輛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，動(dòng)力耦合裝置的應(yīng)用及機(jī)床鈑金生產(chǎn)工藝都是需要研討分析優(yōu)化的對(duì)象。要順應(yīng)時(shí)代，對(duì)混合技術(shù)的應(yīng)用方式加強(qiáng)整合創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：長(zhǎng)城汽車股份有限公司）