車輛工程領(lǐng)域中混合動力技術(shù)研究

車輛工程領(lǐng)域中混合動力技術(shù)研究摘要：隨著能源問題的逐漸凸顯，現(xiàn)如今節(jié)約能源以及保護環(huán)境成為經(jīng)濟發(fā)展過程中應(yīng)當(dāng)著重關(guān)注的問題之一，在車輛工程領(lǐng)域，混合動力成為了未來發(fā)展的趨勢，本文主要是詳細(xì)的闡述了混合動力系統(tǒng)的兩種形式，分別是油電混合動力以及液壓混合動力兩種驅(qū)動形式。首先是對兩種驅(qū)動形式的基本特征以及優(yōu)缺點進行了介紹，然后對于兩種驅(qū)動方式進行了比較說明，介紹了兩種動力驅(qū)動技術(shù)在車輛工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀，最后，詳細(xì)的介紹了現(xiàn)階段混合動力技術(shù)發(fā)展過程中存在的問題，并從技術(shù)方案分析、參數(shù)優(yōu)化匹配、系統(tǒng)控制策略等方面提出了相應(yīng)的解決策略和建議。關(guān)鍵詞：混合動力；車輛工程；驅(qū)動系統(tǒng)；應(yīng)用；研究現(xiàn)狀0、引言現(xiàn)如今隨著環(huán)境問題逐漸受到越來越多的重視，節(jié)能成為了主要的發(fā)展趨勢。車輛工程中汽車的尾氣排放也成為了污染環(huán)境的主要因素，如何減少汽車尾氣的排放量、提高尾氣的清潔度成為了現(xiàn)階段研究的熱點問題。荷蘭的學(xué)者經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，汽車尾氣是環(huán)境污染的主要因素之一。除此之外，隨著對于行走機械的環(huán)境要求越來越高，實現(xiàn)其節(jié)能、安全以及智能化成為了主要目標(biāo)，不斷的通過科技進步帶動機械工程領(lǐng)域的進步，降低由于發(fā)動機產(chǎn)生的尾氣成為了主要研究趨勢。資源的短缺致使許多新的技術(shù)被發(fā)明出來，但是電動車輛的發(fā)展還處于初步階段，并不能夠直接取代燃料動力發(fā)動機，但是混合動力車輛的研制直接融合了兩者的優(yōu)點，既能夠?qū)崿F(xiàn)低耗能、低排放，在性能上與傳統(tǒng)的車輛相比有所提高，同時成本也比傳統(tǒng)的車輛有所減少。所以，應(yīng)當(dāng)大力的推廣混合動力技術(shù)在整個車輛工程領(lǐng)域的應(yīng)用，不斷的鼓勵車輛采用混合動力技術(shù)，這也成為了當(dāng)前的發(fā)展趨勢之一。本文主要詳細(xì)的闡述了混合動力系統(tǒng)的兩種形式，分別是油電混合動力系統(tǒng)以及液壓混合動力系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，從車輛工程領(lǐng)域著手，分析了這兩種動力系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀以及發(fā)展的過程中存在的問題和難點。1、混合動力技術(shù)研究現(xiàn)狀1.1油、電混合動力系統(tǒng)混合動力指的是油電混合動力技術(shù)，是在保留車輛內(nèi)燃機的基礎(chǔ)上，使之與電動機配合，電動機進行輔助提供動力的一種動力技術(shù)。在內(nèi)燃機與電動機配合的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)可以對整個車輛的運行狀況進行監(jiān)督和管理，始終讓發(fā)動機的綜合性能處于最優(yōu)的區(qū)域內(nèi)，以期實現(xiàn)低耗能和低排放。油電混合動力技術(shù)是較早被提出來的一種動力技術(shù)，現(xiàn)階段已經(jīng)取得了良好的發(fā)展，廣泛的應(yīng)用于小型的汽車中，根據(jù)其連接方式的不同可以將油電混合動力技術(shù)大致分為以下三類，分別是串聯(lián)式、并聯(lián)式以及混聯(lián)式。所謂的串聯(lián)式指的就是在汽車啟動的過程中由發(fā)動機直接發(fā)動發(fā)電機進行發(fā)電，然后通過控制器傳輸?shù)诫妱訖C，電動機利用電流產(chǎn)生電磁力矩，最終是汽車啟動起來。這種方式工作的過程簡單，可以實現(xiàn)較低的能耗，但是串聯(lián)式由于中間的轉(zhuǎn)化過程比較復(fù)雜，所以直接導(dǎo)致了在汽車啟動的過程中的燃油經(jīng)濟性不高。所謂的并聯(lián)式驅(qū)動指的就是在汽車驅(qū)動的系統(tǒng)中存在著兩種驅(qū)動系統(tǒng)，分別是發(fā)動機驅(qū)動系統(tǒng)以及電力驅(qū)動系統(tǒng)，在實際的工作過程中這兩個系統(tǒng)可以分別單獨的工作，也可以配合工作。這種控制方式在工作的過程中具有較高的穩(wěn)定性以及可以節(jié)約燃油，產(chǎn)生較少的尾氣，但是這種并聯(lián)式的由于內(nèi)部的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以在控制的時候容易出現(xiàn)故障，控制的難度比較大。根據(jù)串聯(lián)式和并聯(lián)式的動力驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)缺點，研制出了混聯(lián)式汽車驅(qū)動系統(tǒng)，混聯(lián)式汽車驅(qū)動系統(tǒng)同時具有串聯(lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點，在車輛的行駛速度較慢的時候，驅(qū)動系統(tǒng)工作的時候采用的是串聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)，反之，當(dāng)車輛高速行駛的過程中，采用的是并聯(lián)式汽車驅(qū)動系統(tǒng)。但是混聯(lián)式的驅(qū)動系統(tǒng)也具有控制難度大的特點，同時生產(chǎn)成本也相對較高。1.2液壓混合動力系統(tǒng)液壓混合動力系統(tǒng)主要由發(fā)動機以及液壓動力系統(tǒng)組成。根據(jù)連接的方式的不同，液壓式混合動力系統(tǒng)也可以分為三種不同的類型，分類方法與油電混合動力系統(tǒng)的相似，主要有串聯(lián)式、并聯(lián)式以及混聯(lián)式三種，經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)經(jīng)常采用的主要有串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種驅(qū)動方式。串聯(lián)式的混合動力系統(tǒng)一般是應(yīng)用于比較小型的車輛中，而并聯(lián)式的驅(qū)動系統(tǒng)一般運用于中型或者大型的車輛中。液壓式動力系統(tǒng)的性能明顯高于油電混合式動力系統(tǒng)的性能。液壓式動力系統(tǒng)的輸出功率比較大，有良好的制動能力。經(jīng)過研究表明，液壓式的混合動力系統(tǒng)對于從實現(xiàn)再生制動到再生制動能量用以驅(qū)動車輛之間的效率為62%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于油電混合動力傳動系統(tǒng)的18%。所以當(dāng)車輛進行頻繁地啟動的時候，液壓混合動力系統(tǒng)能夠節(jié)約更多的燃油，經(jīng)濟性更好，節(jié)約行駛的成本。根據(jù)液壓式混合動力系統(tǒng)的優(yōu)點我們可以知道，目前液壓式混合動力系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用于功率比較大的運輸車輛的發(fā)動，比如說公交車、大型的客車以及工程機械的行走裝置等等。2、混合動力車輛應(yīng)用現(xiàn)狀2.1混合動力乘用車輛最先在車輛工程中使用混合動力系統(tǒng)的是日本的豐田汽車，日本豐田汽車于1997年首次批量生產(chǎn)出了第一批混合動力汽車。隨著混合動力技術(shù)的不斷普及和發(fā)展，世界各國也紛紛開始生產(chǎn)混合動力汽車，經(jīng)過長時間的發(fā)展，混合動力汽車已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于公交車。在2008年北京奧運會和2010年上海世博會的電動汽車市場需求牽引之下，我國“863項目”中一汽集團和東風(fēng)集團分別研發(fā)了混合驅(qū)動的公交車和大型客車。由于公交車在運行過程中需要進行頻繁地停車和制動，所以就會造成油耗較大的的現(xiàn)象產(chǎn)生，為了改善這一現(xiàn)象，在公交車的設(shè)計過程中采用了混合動力系統(tǒng)。混合動力系統(tǒng)的引入直接降低了公交車的為其排放量，以及能源的消耗量，在運行速度比較低的時候，可以采用電力驅(qū)動，采用這種驅(qū)動方式能夠使公交車的發(fā)動機處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)，在運行過程中出現(xiàn)較少的故障，降低了車輛的維修成本，由此可見，在公交車的設(shè)計過程中應(yīng)用混合動力技術(shù)具有重要的現(xiàn)實意義。2.2混合動力工程車輛工程機械重量比較大，在工作的過程中環(huán)境也比較復(fù)雜，作業(yè)的周期也比較長，所以在制動的過程中會消耗大量的能量，直接影響整個機械的使用壽命。如果在大型的機械設(shè)備中采用混合動力系統(tǒng)能夠有效的減少不必要的能源的浪費。油電混合動力系統(tǒng)以及液壓混合動力系統(tǒng)都已經(jīng)廣泛的運用于工程機械中，雖然這兩種混合動力系統(tǒng)的工作原理以及分類方式都有類似的地方，但是在實際的應(yīng)用過程中還存在一定的差異。比如說有學(xué)者以挖掘機為研究模型，通過建立仿真模型，分析了油、電混合動力挖掘機和液壓混合動力挖掘機在控制性能、能量利用效率及動力性能等方面的差異?，F(xiàn)階段，主要采用液壓混合動力系統(tǒng)的主要施工機械有裝載機、挖掘機以及叉車三類施工機具，這三類施工機具采用液壓混合動力系統(tǒng)節(jié)能的效果比采用油電混合動力系統(tǒng)更加明顯。3、車輛工程領(lǐng)域中混合動力技術(shù)3.1車輛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計中的串并聯(lián)式在串并聯(lián)式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，通過電動機以及發(fā)電機的連接，可以使系統(tǒng)的相關(guān)元件得到儲存，并通過儲能元件所需能量以及發(fā)電機提供能量的分析，進行車輛運行的驅(qū)動。同時，在電動機以及發(fā)電機兩者連接的過程中，其作為一種相對簡單的機械聯(lián)動技術(shù)形式，通過電動機以及儲能元件的連接，可以滿足電器連接的基本需求，這種電器聯(lián)動的穩(wěn)定性相對較強，所以，能量的利用效果也相對較高，因此，該種系統(tǒng)所提供的動力也比其他形式充足，滿足車輛運行的基本需求。而且，在系統(tǒng)檢測的過程中，通過對車輛維修以及保養(yǎng)技術(shù)的分析，應(yīng)該保障汽車動力效能運行的穩(wěn)定性，并通過對車輛運行狀態(tài)以及車輛運行方法的分析，進行分配控制方法的確定，穩(wěn)定提升車量系統(tǒng)運行的價值性，在串并聯(lián)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計中，可以對車輛的動力學(xué)進行合理分配，通過控制方法的分析調(diào)節(jié)，在制動踏板的角度的過程中，能夠進行車輛運行狀態(tài)的科學(xué)調(diào)節(jié)，并保證車輛的穩(wěn)定運行，展現(xiàn)車輛運行的價值性，為現(xiàn)代車輛工程項目的優(yōu)化提供保障。3.2車輛系統(tǒng)動力能量的系數(shù)分配伴隨車輛工程領(lǐng)域混合動力的研究分析，在車輛混合動力系統(tǒng)構(gòu)建的過程中，其作為系統(tǒng)高壓部分，需要通過精濾器的使用，進行流量計量，并不斷完成相關(guān)的數(shù)據(jù)檢測，確定項目檢測指標(biāo)。而且，在對電控單元執(zhí)行效果分析的過程中，應(yīng)該通過對傳感器優(yōu)化方案的確定，進行系統(tǒng)運行狀況的控制，并逐漸提高車輛系統(tǒng)動力能量控制的價值性，展現(xiàn)車輛運行的最終效果。同時，在工程車輛低壓部分運行狀況分析中，應(yīng)該對車輛的運轉(zhuǎn)效果進行控制分析，并通過粗濾器中油品的過濾工作的確定，進行手油泵粗濾器的項目設(shè)計，充分保障車輛運行的穩(wěn)定性及效用性。而且，在對動力能量系數(shù)分配的過程中，需要對系統(tǒng)凸輪軸傳感器以及加速踏板傳感器的運行狀況進行確定，并通過對運行監(jiān)測指標(biāo)的分析，進行項目電源的控制，展現(xiàn)項目設(shè)計的價值性，并滿足車輛運行的基本需求。同時，在對所需總制動力矩需要保證工程項目設(shè)計的合理性，并充分保障車輛運行以及轉(zhuǎn)矩效果的價值性，提高車輛系統(tǒng)動力能量運行的穩(wěn)定性，而且可以為系數(shù)的分配提供支持。3.3混合動力裝載機車的參數(shù)在混合動力裝載機車的參數(shù)控制的過程中，通過智能傳感器的實施運用，對車輛發(fā)動機進行控制，并實現(xiàn)對開關(guān)量模擬及輸出狀況的調(diào)節(jié)，同時，在工作實踐創(chuàng)新的過程中，技術(shù)人員需要將傳感器的控制作為重點，通過智能控制系統(tǒng)的控制，進行脈沖信號頻率的調(diào)節(jié)，保證車輛驅(qū)動的良好狀態(tài)。而且，在技術(shù)控制的過程中，需要對離合器的技術(shù)人員進行分析，并采用液壓控濕方式進行控制，展現(xiàn)混合動力裝載機設(shè)計的價值性，展現(xiàn)車輛領(lǐng)域工程項目設(shè)計整體價值。4、工程中運用混合動力技術(shù)的發(fā)展趨勢4.1合動力設(shè)備成本在現(xiàn)階段，混合動力汽車尚未投入生產(chǎn)并且通常不大量使用，這主要是因為具有混合動力系統(tǒng)的汽車的生產(chǎn)成本非常高。通常，為了應(yīng)用汽車混合動力技術(shù)，必須安裝傳感器、液壓發(fā)動機、電驅(qū)動器和發(fā)電設(shè)備，并且這些設(shè)備顯著增加了生產(chǎn)成本。此外，由于現(xiàn)階段的混合動力技術(shù)不成熟，與傳統(tǒng)的燃料動力汽車相比，發(fā)動機仍然更容易受到損壞，并且對復(fù)雜路段的適應(yīng)性很差，這個問題導(dǎo)致混合動力汽車在使用期間的維護成本很高，同時這些問題阻礙了混合動力汽車的進一步發(fā)展。因此，如何降低混合動力驅(qū)動設(shè)備的成本是未來車輛工程領(lǐng)域要解決的關(guān)鍵問題之一。4.2合動力技術(shù)型汽車的綜合效益如上所述，混合動力技術(shù)車輛可以顯著減少車輛行駛所造成的空氣污染，并實現(xiàn)低碳環(huán)保概念。因此，在將來推廣混合動力汽車時，人們應(yīng)該意識到這種混合動力技術(shù)汽車的綜合優(yōu)勢。同時，在混合動力汽車的生產(chǎn)中，技術(shù)人員必須收集諸如混合動力汽車的燃料消耗和污染值之類的參數(shù)，并基于這些參數(shù)對車輛進行改進和調(diào)整。結(jié)語總體而言，在目前我國混合動力技術(shù)的分析研究工作中，混合動力技術(shù)在汽車工程領(lǐng)域的應(yīng)用在一定程度上反映了駕駛汽車的有效價值。同時，在汽車工程領(lǐng)域，混合動力技術(shù)的應(yīng)用是