液壓技術在混合動力汽車節能方面的應用研究

張昭 任麗娜

摘要：隨著我國科學技術的快速發展以及人們環保意識的不斷提高，原先的汽油柴油動力汽車的弊病也逐漸顯現出來，越來越不適應現代社會發展的需求。而液壓技術在混合動力汽車的使用可以更好地解決這個問題，而且還可以有效提高發動機的運行效率，使燃油利用率大大提升。本文從液壓混合動力汽車的優勢出發，分析了混合動力汽車和液壓技術的特點，并在此基礎上，對液壓技術在混合動力汽車節能應用進行研究，旨在促進液壓節能技術的提高，為混合動力汽車發展提供參考。

關鍵詞：液壓技術；混合動力；汽車；應用

1液壓混合動力節能技術簡析

混合動力汽車五項節能技術包含了直接啟停技術、發動機工作工況優化至高效區、整車能量管理優化、發動機燃燒循環優化和制動能量回收這五項技術。液壓混合動力汽車來講，空氣混合動力系統主要包括三部分：汽油發動機動力總成、液壓泵（液壓馬達）和壓縮空氣系統。其中壓縮空氣系統說的空氣并不是真正意義的空氣，而是密封在儲氣罐的氮氣。而液壓氣動系統，通過高壓儲氣罐向低壓儲氣罐傳輸氣體，拖動變速箱、驅動車輛，類似于電池驅動電機的原理。

2液壓驅動系統分類

混合動力汽車按驅動方式可以分為串聯式、并聯式和混聯式三種。

2.1串聯式液壓系統

串聯液壓系統的主要構成部件包括了發動機、主減速器、壓液壓蓄能器和兩個液壓泵或者馬達等。根據下圖進行分析，串聯式液壓驅動系統中有兩種動力源，卻只有變量泵2或者馬達2單獨驅動車輛工作。發動機和高壓蓄能器為串聯式驅動系統動力源，變量泵或馬達具有雙向可逆特性。而跟主減速器連接的液壓泵、馬達車輛正常起步行駛的時候，以馬達作為驅動車輪的執行部件；當車輛處于非緊急制動的制動時，液壓泵做工將車輛具有的慣性能進行回收，把慣性動能轉化為液壓能存儲于高壓蓄能器中，當車輛起步或爬長坡時液壓能釋放，補充發動機相連的變量泵動力的輸出，提升車輛動力，減少起步上坡時的發動機功率，降油耗。

2.2并聯式液壓系統

并聯式液壓混合動力車的結構中有發動機、液壓儲能器、主減速器、變速箱及液壓彩馬達。并聯式的混合動力車是在原傳動鏈的基礎上，通過添加液壓彩馬達與液壓儲能器來實現汽車兩種動力來進行驅動的功能。

2.3混聯式液壓系統

混聯式液壓系統相較于其他驅動的區別是能夠在大功率工況下還能夠有效提高其工作效率。在混聯式液壓混合動力車中其傳動系統包括了串聯系統、并聯系統及傳動裝置。

3液壓混合動力汽車節能優勢

3.1成本優勢

液壓（空氣）混合動力技術采用的液壓泵馬達、儲油槽與儲氣罐，并與內燃引擎結合，采用液壓油壓縮氣體（通常是氮氣）的方式，將能量儲存在液壓蓄能器中，相對應價格高昂的鋰電池、驅動電機等，液壓混合動力來說其成本要低得多。

3.2環保優勢

液壓（空氣）混合動力技術采用氣體的高壓壓縮，它的能量存儲是密封的氣體，這些氣體既不會污染，也不會壽命衰減，而鋰電池等能量存儲系統，特別是一定壽命周期后的電池組報廢污染是個嚴重的問題。相關的試驗結果顯示，在市區駕駛時降低油耗45%，在綜合道路也能夠節油35%。

4液壓技術在混動汽車節能方面的應用

4.1液壓制動

對于電驅動車輛而言，在減速或制動過程中，驅動電機工作于發電狀態，將車輛的部分動能轉化為電能儲存于電池中。同時，施加電機回饋轉矩于驅動軸，對車輛進行制動，這種制動方式稱為再生制動（RegenerativeBrakng）或回饋制動。制動能量回收技術的在電驅動車輛上應用，可以增加車輛一次充電的續航里程。制動能量回收由電制動系統和液壓制動系統共同完成。液壓制動系統是制動能量回收系統關鍵的執行機構，其任務是對制動壓力進行控制，保證駕駛員良好的制動踏板感覺，確保整車制動安全性。

4.2液壓驅動

上世紀末，瑞典開始研究飛輪儲能式汽車和液壓儲能式汽車，在1997年獲得突破，研究出以CUMOLO動力驅動系統為主的并聯式液壓節能驅動系統，這種技術以普通柴油發動機為主藍本，讓傳動軸與液壓馬達（油泵）相連，當車輛停止運動時，傳動軸通過液壓馬達，把備罐中的油液輸入壓縮器，隨后壓縮器會把氮氣泵到兩個高壓容器力，而車輛重新發動的時候壓縮氣體也會釋放回原系統，這樣油泵就能起到馬達的作用來驅動汽車，直到壓縮氣體釋放完。發動機啟動驅使車輛時的時速達到三四十公里每小時，將大大地降低車輛起步時的高油耗可節省燃料約百分之三十，相應的廢氣排放量也會減少百分之三十，并且汽車啟動加速時的噪音降低，發動機及傳動部件的由于工作時間減少，就降低了損耗，使車輛從降耗、環保、耐用方面得到提高，液壓驅動技術也得到驗證。

5液壓技術在混合動力汽車節能應用展望

相比傳統的制動系統產品來說，目前的制動助力器等產品的開發成本還比較高，但是隨著技術的不斷進步，這些開發成本一定會不斷降低。我們相信制動系統會逐漸向著輕量化、模塊化和智能化的EHB或新型制動助力器方向發展。隨著電動汽車產業化進程的逐步推進，相信國內供應商也能開發出滿足整車需求的EHB或新型制動助力器等產品，形成與國外同類水平相抗衡的能力。混合動力取得巨大發展的主要原因應該是續駛里程問題，這是電動汽車目前所所不能代替的，油電混似乎就成了“理所當然”的選擇，從目前來看，液壓混動這項技術應用前景將進一步加強。

6結語

總而言之，將液壓技術應用在混合動力汽車中能夠起到良好的節能效果，并且其相較于混合動力電動車來說各方面技術都較為成熟，其發展前景極為廣闊，因此，值得廣泛推廣與應用。