混合動力技術在車輛工程領域的應用與研究現狀

馮路艇

摘要：能源短缺和環境污染是世界范圍內普遍面臨的一個問題，因此各個國家也逐步在各領域進行調整，有效控制污染問題及能源消耗，而作為污染及能耗的主要來源--車輛工程領域必然會逐步應用混合動力技術，本文就對這一問題進行了詳細的探討與分析。

關鍵詞：混合動力技術；車輛工程；應用；研究現狀

引言：

目前，車輛在節能方面較之前有了明顯的改進，但尾氣排放的問題仍然沒有得到解決，對環境的破壞極為嚴重。盡管當前研發出了純電動車，但全面應用具有較大的難度，而混合動力則是解決這一問題的有效方式，其結合了電動與傳統兩種不同類型車輛的優勢，應用前景良好。本文就具體分析了這一問題。

一、研究現狀

混合動力系統主要包括兩種類型，分別是油電和液壓，下面就作詳細介紹。

（一）油電混合

該類型的驅動力由內燃機和電動機共同組成并且系統極其靈活，可有效控制發動機的性能，這樣不僅能夠減少油量的消耗，同時也能將排放量控制在合理的范圍內。如果以連接方式作為劃分標準，油、電混合系統又可分為三種類型，第一是串聯式，系統發電由發動機帶動，進而輸送至電動機，以此來驅動汽車，該類型的系統結構十分簡單，符合經濟性這一基本原則并且排放量較低。但其缺陷在于燃油經濟性過低，目前的應用主要在公交以及貨車領域。第二是并聯式，該類型的系統優勢較多，排放量等各方面都符合環保的要求，但由于其結構過于復雜，控制起來具有較大的難度[1]，因此目前的應用主要局限于中檔轎車。第三是混聯式，其是前兩種連接方式的綜合，可以車輛的行駛速度作為標準，自主選擇并聯或串聯的工作方式，低速以串聯為主，高速則以并聯為主，但其問題在于生產成本十分之高，因此應用相對局限。

（二）液壓混合

液壓系統的動力元件為液壓泵和馬達，如果以驅動方式作為劃分標準，同樣可分為三種類型，但目前的應用主要以串聯和并聯為主，前者所對應的多為小中型車輛，后者則主要應用于重型車輛，該動力系統屬于一項新型技術，其優勢體現在功率密度大，因此使得車輛的制動較好，最高達61%，而油電動力僅為液壓的1/3[2]。如果車輛的起停較為頻繁，該類型的系統就更加適合，但其缺陷在于續航能力較差，因此當前在研究過程中還應將液壓和電能這兩種儲能方式結合起來。

二、應用現狀

（一）乘用車輛

混合動力的應用始于1997年，之后世界各國逐漸開始了此方面的研究工作，并且將混合動力的營業由轎車擴展至客車領域，在2008年時我國也開發出了應用混合動力的公交車與客車。傳統的公交車起動十分頻繁，并且在制動等方面都有一定缺陷，因此需要消耗較高的油量。另外，公交車停靠過于頻繁使得尾氣排放量較高，而混合動力的應用則有效解決了這一問題，其除了改善車輛的制動與能耗等多個方面的問題之外，維修成本也十分之低。

（二）工程車輛

工程機械在制動過程中會消耗大量的能量，并且會使元件受損，而混合動力技術能夠進行能量的回收，目前油電與液壓兩種技術在其中都有應用。另外，混合動力的應用主要體現在挖掘機及裝載機等大型機械上，并且液壓動力在節能方面效果更加突出[3]。我國關于此方面的研究始于2003年，但當時主要局限于仿真分析層面，之后正式研究出液壓挖掘機是在2007年，2010年又逐步研發出了裝載機，其與傳統的動力系統相比節油量約為10.5%。

（三）軍用車輛

從軍用車輛當前的情況來看，其仍然以重質燃油的應用為主，但混合動力在此方面的研究仍在持續開展當中，尤其為美國所重視。與傳統軍車相比，混合動力更加適合戰場的情況，并且有一套備用動力源，確保在車輛受損時工作狀態不會受到影響，這樣能夠有效提升軍隊的戰斗能力。另外，如果車輛開啟電動模式，將不會發出任何噪音，并且不會被紅外儀所檢測到[4]，這樣便于擺脫敵人的追蹤。目前，美國已經研發出了混合動力軍車，型號為FED ALPHA。除此之外，世界其他國家在此方面多處于探索階段，在實戰領域投入相對較少。

（四）礦用車輛

井下運輸是礦用車輛的主要工作環境，因此具有一定的復雜性，這類車輛的驅動目前仍以柴油為主，對油量的消耗十分之大，并且污染問題較為嚴重。因此，當前最為重要的是解決污染問題，我國在這方面已經有了一定的研究成果，但主要局限于防爆發動機方面，混合技術的研究仍停留在初級，技術與方法都不夠成熟。研究的難點動力系統必須達到防爆這一基本要求，但實現車輛的智能化及解決污染問題已經成為社會發展的必然趨勢，因此混合動力在此方面的研究將會逐步開展并且越發成熟。目前這項工作主要由高校和科研院承擔，相信在不遠的將來就可將混合動力應用于礦用車輛中。

三、結語

總而言之，為了減輕環境壓力，同時也為了有效控制能源消耗量過高的問題，當前必須在工程車輛領域全面運用混合動力，世界各國在此方面也取得了一定的研究成果，本文主要通過四種不同類型的車輛對這一問題進行了深入探究。

參考文獻：

[1]魏英俊，柏俊玲，周友.液壓混合動力技術---車輛節能新技術[J].拖拉機與農用運輸車，2013，34（2）：13-16.

[2]吳迪，姚進，韓嘉華.串聯型液壓混合動力車輛節能控制策略[J].農業工程學報，2013，29（4）：45-54.

[3]杜玖玉，苑士華，魏超.車輛液壓混合動力傳動技術發展及應用前景[J].機床與液壓，2012，37（3）：181-184.

[4]李軍成，李靜平，韓志宇.一種液壓混合動力車輛燃油經濟性研究[J].中南大學學報（自然科學版），2014，42（1）：80-86.