車輛工程領(lǐng)域中混合動(dòng)力技術(shù)研究

車輛工程領(lǐng)域中混合動(dòng)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(hù)環(huán)境成為經(jīng)濟(jì)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(dòng)力成為了未來發(fā)展的趨勢(shì)，本文主要是詳細(xì)的闡述了混合動(dòng)力系統(tǒng)的兩種形式，分別是油電混合動(dòng)力以及液壓混合動(dòng)力兩種驅(qū)動(dòng)形式。首先是對(duì)兩種驅(qū)動(dòng)形式的基本特征以及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了介紹，然后對(duì)于兩種驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行了比較說明，介紹了兩種動(dòng)力驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)力；車輛工程；驅(qū)動(dòng)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(shì)。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(diǎn)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(duì)于行走機(jī)械的環(huán)境要求越來越高，實(shí)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(jìn)步帶動(dòng)機(jī)械工程領(lǐng)域的進(jìn)步，降低由于發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的尾氣成為了主要研究趨勢(shì)。資源的短缺致使許多新的技術(shù)被發(fā)明出來，但是電動(dòng)車輛的發(fā)展還處于初步階段，并不能夠直接取代燃料動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，但是混合動(dòng)力車輛的研制直接融合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，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(shí)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(dòng)力技術(shù)在整個(gè)車輛工程領(lǐng)域的應(yīng)用，不斷的鼓勵(lì)車輛采用混合動(dòng)力技術(shù)，這也成為了當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)之一。本文主要詳細(xì)的闡述了混合動(dòng)力系統(tǒng)的兩種形式，分別是油電混合動(dòng)力系統(tǒng)以及液壓混合動(dòng)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(dòng)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(diǎn)。1、混合動(dòng)力技術(shù)研究現(xiàn)狀1.1油、電混合動(dòng)力系統(tǒng)混合動(dòng)力指的是油電混合動(dòng)力技術(shù)，是在保留車輛內(nèi)燃機(jī)的基礎(chǔ)上，使之與電動(dòng)機(jī)配合，電動(dòng)機(jī)進(jìn)行輔助提供動(dòng)力的一種動(dòng)力技術(shù)。在內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)機(jī)配合的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)車輛的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)督和管理，始終讓發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能處于最優(yōu)的區(qū)域內(nèi)，以期實(shí)現(xiàn)低耗能和低排放。油電混合動(dòng)力技術(shù)是較早被提出來的一種動(dòng)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(dòng)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(dòng)的過程中由發(fā)動(dòng)機(jī)直接發(fā)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，然后通過控制器傳輸?shù)诫妱?dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)利用電流產(chǎn)生電磁力矩，最終是汽車啟動(dòng)起來。這種方式工作的過程簡(jiǎn)單，可以實(shí)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(dòng)的過程中的燃油經(jīng)濟(jì)性不高。所謂的并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)指的就是在汽車驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)中存在著兩種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，分別是發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在實(shí)際的工作過程中這兩個(gè)系統(tǒng)可以分別單獨(dú)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(shí)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(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，研制出了混聯(lián)式汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，混聯(lián)式汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)具有串聯(lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn)，在車輛的行駛速度較慢的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作的時(shí)候采用的是串聯(lián)式驅(qū)動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)。但是混聯(lián)式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也具有控制難度大的特點(diǎn)，同時(shí)生產(chǎn)成本也相對(duì)較高。1.2液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)以及液壓動(dòng)力系統(tǒng)組成。根據(jù)連接的方式的不同，液壓式混合動(dòng)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(dòng)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(dòng)方式。串聯(lián)式的混合動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)一般運(yùn)用于中型或者大型的車輛中。液壓式動(dòng)力系統(tǒng)的性能明顯高于油電混合式動(dòng)力系統(tǒng)的性能。液壓式動(dòng)力系統(tǒng)的輸出功率比較大，有良好的制動(dòng)能力。經(jīng)過研究表明，液壓式的混合動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)于從實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)到再生制動(dòng)能量用以驅(qū)動(dòng)車輛之間的效率為62%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于油電混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的18%。所以當(dāng)車輛進(jìn)行頻繁地啟動(dòng)的時(shí)候，液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)能夠節(jié)約更多的燃油，經(jīng)濟(jì)性更好，節(jié)約行駛的成本。根據(jù)液壓式混合動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)我們可以知道，目前液壓式混合動(dòng)力系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用于功率比較大的運(yùn)輸車輛的發(fā)動(dòng)，比如說公交車、大型的客車以及工程機(jī)械的行走裝置等等。2、混合動(dòng)力車輛應(yīng)用現(xiàn)狀2.1混合動(dòng)力乘用車輛最先在車輛工程中使用混合動(dòng)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(dòng)力汽車。隨著混合動(dòng)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(dòng)力汽車，經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展，混合動(dòng)力汽車已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于公交車。在2008年北京奧運(yùn)會(huì)和2010年上海世博會(huì)的電動(dòng)汽車市場(chǎng)需求牽引之下，我國“863項(xiàng)目”中一汽集團(tuán)和東風(fēng)集團(tuán)分別研發(fā)了混合驅(qū)動(dòng)的公交車和大型客車。由于公交車在運(yùn)行過程中需要進(jìn)行頻繁地停車和制動(dòng)，所以就會(huì)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(jì)過程中采用了混合動(dòng)力系統(tǒng)?；旌蟿?dòng)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(yùn)行速度比較低的時(shí)候，可以采用電力驅(qū)動(dòng)，采用這種驅(qū)動(dòng)方式能夠使公交車的發(fā)動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，在運(yùn)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(jì)過程中應(yīng)用混合動(dòng)力技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。2.2混合動(dòng)力工程車輛工程機(jī)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(dòng)的過程中會(huì)消耗大量的能量，直接影響整個(gè)機(jī)械的使用壽命。如果在大型的機(jī)械設(shè)備中采用混合動(dòng)力系統(tǒng)能夠有效的減少不必要的能源的浪費(fèi)。油電混合動(dòng)力系統(tǒng)以及液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)都已經(jīng)廣泛的運(yùn)用于工程機(jī)械中，雖然這兩種混合動(dòng)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(shí)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(jī)為研究模型，通過建立仿真模型，分析了油、電混合動(dòng)力挖掘機(jī)和液壓混合動(dòng)力挖掘機(jī)在控制性能、能量利用效率及動(dòng)力性能等方面的差異?，F(xiàn)階段，主要采用液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)的主要施工機(jī)械有裝載機(jī)、挖掘機(jī)以及叉車三類施工機(jī)具，這三類施工機(jī)具采用液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)節(jié)能的效果比采用油電混合動(dòng)力系統(tǒng)更加明顯。3、車輛工程領(lǐng)域中混合動(dòng)力技術(shù)3.1車輛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的串并聯(lián)式在串并聯(lián)式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，通過電動(dòng)機(jī)以及發(fā)電機(jī)的連接，可以使系統(tǒng)的相關(guān)元件得到儲(chǔ)存，并通過儲(chǔ)能元件所需能量以及發(fā)電機(jī)提供能量的分析，進(jìn)行車輛運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)。同時(shí)，在電動(dòng)機(jī)以及發(fā)電機(jī)兩者連接的過程中，其作為一種相對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)械聯(lián)動(dòng)技術(shù)形式，通過電動(dòng)機(jī)以及儲(chǔ)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(dòng)的穩(wěn)定性相對(duì)較強(qiáng)，所以，能量的利用效果也相對(duì)較高，因此，該種系統(tǒng)所提供的動(dòng)力也比其他形式充足，滿足車輛運(yùn)行的基本需求。而且，在系統(tǒng)檢測(cè)的過程中，通過對(duì)車輛維修以及保養(yǎng)技術(shù)的分析，應(yīng)該保障汽車動(dòng)力效能運(yùn)行的穩(wěn)定性，并通過對(duì)車輛運(yùn)行狀態(tài)以及車輛運(yùn)行方法的分析，進(jìn)行分配控制方法的確定，穩(wěn)定提升車量系統(tǒng)運(yùn)行的價(jià)值性，在串并聯(lián)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可以對(duì)車輛的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行合理分配，通過控制方法的分析調(diào)節(jié)，在制動(dòng)踏板的角度的過程中，能夠進(jìn)行車輛運(yùn)行狀態(tài)的科學(xué)調(diào)節(jié)，并保證車輛的穩(wěn)定運(yùn)行，展現(xiàn)車輛運(yùn)行的價(jià)值性，為現(xiàn)代車輛工程項(xiàng)目的優(yōu)化提供保障。3.2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)建的過程中，其作為系統(tǒng)高壓部分，需要通過精濾器的使用，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)行效果分析的過程中，應(yīng)該通過對(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，并通過粗濾器中油品的過濾工作的確定，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。3.3混合動(dòng)力裝載機(jī)車的參數(shù)在混合動(dòng)力裝載機(jī)車的參數(shù)控制的過程中，通過智能傳感器的實(shí)施運(yùn)用，對(duì)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，并實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)量模擬及輸出狀況的調(diào)節(jié)，同時(shí)，在工作實(shí)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(diǎn)，通過智能控制系統(tǒng)的控制，進(jìn)行脈沖信號(hào)頻率的調(diào)節(jié)，保證車輛驅(qū)動(dòng)的良好狀態(tài)。而且，在技術(shù)控制的過程中，需要對(duì)離合器的技術(shù)人員進(jìn)行分析，并采用液壓控濕方式進(jìn)行控制，展現(xiàn)混合動(dòng)力裝載機(jī)設(shè)計(jì)的價(jià)值性，展現(xiàn)車輛領(lǐng)域工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)整體價(jià)值。4、工程中運(yùn)用混合動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)4.1合動(dòng)力設(shè)備成本在現(xiàn)階段，混合動(dòng)力汽車尚未投入生產(chǎn)并且通常不大量使用，這主要是因?yàn)榫哂谢旌蟿?dòng)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(dòng)力技術(shù)，必須安裝傳感器、液壓發(fā)動(dòng)機(jī)、電驅(qū)動(dòng)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(dòng)力技術(shù)不成熟，與傳統(tǒng)的燃料動(dòng)力汽車相比，發(fā)動(dòng)機(jī)仍然更容易受到損壞，并且對(duì)復(fù)雜路段的適應(yīng)性很差，這個(gè)問題導(dǎo)致混合動(dòng)力汽車在使用期間的維護(hù)成本很高，同時(shí)這些問題阻礙了混合動(dòng)力汽車的進(jìn)一步發(fā)展。因此，如何降低混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)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(dòng)力技術(shù)型汽車的綜合效益如上所述，混合動(dòng)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(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保概念。因此，在將來推廣混合動(dòng)力汽車時(shí)，人們應(yīng)該意識(shí)到這種混合動(dòng)力技術(shù)汽車的綜合優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，在混合動(dòng)力汽車的生產(chǎn)中，技術(shù)人員必須收集諸如混合動(dòng)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(duì)車輛進(jìn)行改進(jìn)和調(diào)整。結(jié)語總體而言，在目前我國混合動(dòng)力技術(shù)的分析研究工作中，混合動(dòng)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(jià)值。同時(shí)，在汽車工程領(lǐng)域，混合動(dòng)力技術(shù)的應(yīng)用是