发布时间 : 星期二 文章液压客车的设计 - 图文更新完毕开始阅读3ff8f31525c52cc58ad6be07
液压混合动力重型车辆
阿尔贝托Boretti, 亚瑟Stecki 物理加工技术企业有限公司
摘要：人类面对最大的问题之一是化石燃料的消耗量。不可再生能源的最大消
耗用户之一是运输行业。全球紧缩法案旨在限制运输行业减少化石燃料的使用和减少污染排放，影响大气。虽然在几个不同的方案中，仅对车辆的内燃机(冰)进行了调查,但是没有一个尽如人意。选择混合的研究发展车辆，特别是电动混合动力车作为乘用车显得尤为重要。目前液压混合动力车辆的兴趣再次兴起并且应用到商业和工业之中。本文将概述液压混合动力技术。 关键词：运输行业 内燃机 液压混合动力 一 引 言
混合动力汽车的定义是在一篇文章中做出的。混合动力汽车一般包含一个内燃发动机加上一个储能组合,这能够额外的动力。充电的能量存储单元称为再生。综合考虑各方面，混合动力电动汽车可以由几种不同类型相混合,目前仍然广泛的使用。机械混合动力车包括电动机或发电机和电池,它使用飞轮存储能量。混合存储捕获的动能存储在油气蓄电池中，从而提供车辆动力传动系统加速度的能源。
混合动力汽车并不是一个新概念。在1897年，贾斯特斯b . Entz第一次制造了电混合动力汽车。当时其主要开发了包括电力系统来协助冰的加速度。出现此原型后不久，有人建议改善后续冰的功能的和删除电动马达。混合动力汽车引起人们的兴趣是在1970年的石油危机,特别是混合动力电动汽车持续发展,导致商业可用性汽车的出现。机械混合动力汽车利用动能储存在飞轮的形式现在是不太成功的商业化,尽管许多公共汽车是这么做的。随着技术的发展,特别是在应用到更大的车辆上。
混合动力汽车有几个优势。所有研发混合动力技术的目的都是将这些优势最大化,同时减少负面影响。Pourmovahed和其他人讨论过混合动力汽车的优缺点,其中优势:改善燃油经济性:车辆的燃油经济性在以下方面得到了改进:通过降低负载冰,迫使它在最有效的运行地区运作。通过捕获动能使它失去了制动能量，不能再生制动。严重影响上面车辆的工作周期,动力系统设计、控制策略和组件的整体效率。减排:减少电力需求和速度可以显著减少排放的有害的气体.改进的性能: 在以上常见的冰中，额外的动力传动系统转矩可以增加加速度输出性能。减少发动机的磨损：运行在较低的速度和较低的扭矩时，引擎可以减少磨损,尽管在发动机混合动力汽车的生活研究中并没有执行此项操作。
二 液压混合动力车辆配置
动单元节点、油门，弗恸踏板节点三节点进行了设计。采用数据信号处理器（ＤＳＰ）作为液压辅助驱动单元节点的控制器，保证了实时地进行故障检测和处理，以及进行快速复杂的平滑算法．在车辆的总线布局空间内采用２５０ｋ
ｂｐｓ波特率，主从应答式的通讯方式，保证了上位机与动力源关键节点之间通讯数据传递的实时性。在液压混合动力车辆驱动系统的台架试验平台上，对常规ＰＩＤ控制和模糊自适应ＰＩＤ控制进行了试验，验证了理论分析和性能仿真分析结果；动力耦合试验验证了本文所设计的控制系统的软、硬件的正确性，为台架试验平台的进一步开发研究以及实车试验提供了重要的理论依据和实 用借鉴。
在并联式油电混合系统中，内燃机及电动机输出的动力各自透过机械传动系统传递而推动车轮，内燃机及电动机的动力在机械传动系统之前各自分开、互不相干，因此称作并联型混合动力。两者同时由电脑控制以达至协调。由于现有的
并联混合动力系统大多数都不能单靠电力推动，往往会被分类为中度混合动力。常见的一种并联混合动力设计是以内燃机作为主要动力来源，电动机作为辅助动力系统，两者透过机械传动系统耦合。系统中并无专为电池充电用的发电机，行驶中，电池充电来源只有两项：一是靠再生制动系统在车辆减速、制停时，将动能转为电能。其二是是当内燃机仍有余力时，带动电动机转动而发电。再生制动所得的电量相当有限，第二种情况所得的电量也不会太多。由于充电能力有限，此类设计倾向于使用较小的电池容量以及较低功率的电动机，电动机只作为补助性角色，不能独自推动车辆。
此系统的优点在于:内燃机可以怠速熄火、提高内燃机起动时的燃油效率及降低损耗、使用再生制动系统回收电能。电动机能与内燃机一起运作，可以在需要时加大马力。由于主要动力来源依旧是内燃机，此类设计保留了内燃机在高转速时较省燃料的特性，有利在高速公路行走。综合而言，相对于同动力的纯内燃机车，补助型混合动力系统的燃料消耗与碳排量较低。由于此设计所使用的电池及电动机的容量及功率都较小，重量也较轻而减低了额外负载；另外，此设计并不需要大幅更动纯内燃机车辆的动力系统，因此设计变更的成本也较低。另一种设计是内燃机及电动机各自分别推动不同的轮轴，两者透过车轮与地面的接触耦合，]行驶中，电池可靠再生制动系统充电，另一种充电方式是当内燃机在低附载状况下推动车辆行走时，连着电动机的轮轴被地面带动而转动，此时，电动机便可发电而为电池充电。由于内燃机的输出是经过路面传至电动机。除了能够透过再生制动系统回收电能外，此种设计的另一好处是四轮驱动性。由前后轮轴都有动力，在某些情况下拥有四轮驱动的循环性能，有些类似设计甚至没有电池，直接以发电机推动电动机以推动后轮，内燃机则推动前轮及发电机。
然而，此系统最大的问题在于两轮轴的动力往往难以完美协调而造成能量损耗，因此在燃油效率的表现上受到一定程度的限制。混联式油电混合系统，又称为动力整合式混合动力系统或动力分配式混合动力系统系统同时拥有功率相当的引擎与马达，所以可依路况选择使用电动模式、汽油（或柴油）模式或混合模式]；设有由内燃机推动的发电机，产生充电或电动机所需电力。兼俱并联式及串联式的功能及特性，因而得名混联式混合动力。在起步或低速时，内燃机的效率低，所以会全由低速性能及效率较佳的电动机推动，从而提高效率而达至较省燃料。视电池状况而定，内燃机会在需要时会推动发电机向电池充电或直接向电动机供电，亦即串联混合动力。当车速提高至内燃机能工作在有高效率的转速时就转由内燃机推动，在这情况相比继续以电动机推动，改由内燃机推动可以免却电动机推动时因多次能量转换而产生的能量损耗，提高效率，减少耗油量]。而当需要时，例如加速及爬坡，电动机可以同时开动，增加额外马力，亦即并联混合动力。马达提供了熄火系统及制动再生功能，在停车或以电动机推动时关闭内燃机，在减速与煞车时、下坡时进行动能回收。内燃机也不必兼顾起动及低速的需要，可以进一步优化高转速时的需要，提高燃油效率及性能，也同时降低污染物的排放。由于各推动单元都能各自独力推动整部车，因此混联式混合动力也必然地能达至重度混合动力的程度。但混联式混合系统并不是唯一可达至重度混合的技术。
有广泛的研究,不同程度的成功,许多研究机构和疱疹全球公司。然而,没有造成重大商业胜利,许多项目被放弃了由于液压系统的感知问题,等低效率、控制问题,和体重。的情况改变了很多在过去的几年里公司积极参与商业化技术。本节讨论的过去和目前的工作领域的疱疹。三个方案被认为是在这里。在方案1中,一个通用的传输(能量转换器)引擎和车轮之间的插入块,可以传统(即机械),电动的E、液压H或混合。以某种方式兼容混合家庭的驱动器,应包括传播适当的手段来降低发动机的燃油消耗。方案2(串行动力传动系统布局),原则上,两个之间的引擎和车轮:一个从引擎到存储块,和一个存储块。他们可以不同类型但必须遵守。
三．实验室模拟
上面描述的硬件方面主要是指传输,或者换句话说它的物理组件。从这个角度看,很显然,的在液压传动(流量或压力匹配)方案1和2,至少需要两个主要单位(泵和运动)和其他附加电路和蓄电池方案2)。另一方面,最低的解决方案方案3只需要一个单位(泵/电机)控制阀和一个累加器。
传统的机械传动(通常开始的基础的、错误的假设的效率机械传动非常接近100%)和在参考液压传动的效率驾驶循环。这种方法比较不同系统的缺点是忽视的贡献发动机的功率损失和忽视这种可能性控制发动机的减少损失。的可行性更好地控制发动机的改进的增加CAN总线接口的应用程序允许完成交换数据和控制信号。一个次要的缺点是一个微妙的——如果注意力指向个人效率的单位,这是的结果努力改善他们的更高的生产维护成本。为了避免这些缺点比较系统应该集中在结构系统的效率,即管理的性能。一个系统方法包括控制和传输硬件是真正的成功的关键。1994年类似的Maeda进行的调查[11],能源是一个巨大的飞轮之间传输和液压蓄能器记录往返效率的系统。得出的结论是,大约有40%的飞轮
的原始能量可以恢复充放电循环,这是考虑到很低结果报道在[10]。因此,虽然实验结果上面的实验提供了一些不同的指标关于液压系统的能量回收功能。
四．计算机模拟。
正如预期的那样,有很多的工作全球计算机的发展基础汽车模拟。大多数调查人员使用商用电脑包、Matlab等FORTRAN,C,c++,Vissim等等,并覆盖所有汽车方面的模拟。的方法汽车造型,可以应用于任何研究努力汽车仿真提出了鲁宾等艾尔[12],进一步细化和讨论穆恩一家[13]。车辆动力系统仿真软件包模拟的造型通常向前面临首先驱动模型,确定车辆的输入
通过反馈(油门和制动踏板位移)控制当前车辆的速度。油门踏板位移对应一个燃料使用和发动机扭矩输出,然后传播的动力传动系统车辆加速度计算和轮子车辆速度增加/减少,发现时间步。这种性质的模拟要求速度和估计转矩为每个动力传动系统组件,发现通过集成。为了保持稳定,准确结果,复杂的集成程序结合小必须使用时间步。因此,面对模拟通常需要很长时间才能执行。然后用来计算一个轮的力量和速度要求,其工作方式落后的动力传动系统对吗引擎。测量稳态——组件损失考虑,最后估计的负载在冰上和速度和计算燃料消费是由[14]。工业和研究机构尤其是在电动混合动力广泛研究使用这个软件。这是由于以下几个原因。首先,没有司机模型,所以司机和系统之间的相互作用认为,实现的本质。其次,顾问更多的是一种车辆的性能评估工具(依靠代数方程),而不是一个真正的模拟器(依赖于微分方程),因此动力传动系统之间动态交互组件,不考虑瞬态和振动。车辆实时控制系统工作在实际车辆在前方方向;因此只有向前,面对模拟器,可用于控制战略发展,可以直接实现。
有很多工作在电脑的模拟各种类型的混合动力汽车和配置。然而,只有少数研究涉及液压混合动力车。很难直接比较不同的研究地区对另一个,因为显然不是所有的工作重点是相同的车辆相同的控制策略。所有仿真模型讨论了下面是向前面对除规定。
五．原型车
在过去的二十年里已经有几个项目由各种研究机构和主要的汽车制造商全球发展中液压混合动力原型车。大多数的项目旨在城市公交车,因为他们起步的城市驾驶模式他们完美的候选人混合系统利用率;然而,液压混合动力概念也被应用发展乘用车原型。
一个乘用车的原型是由[32],夏博还和综述了由Beachley[33]。车辆使用动力系统的功率分流配置,结合CVT液压蓄能器存储制动能量。此原型车完成九ECE驾驶周期和燃油经济性与汽车相比翻了一番混合动力系统。大的改进也为总体汽车加速度记录功能。
结论
非常感谢Luca Zarotti、,Imamoter博士的帮助,在准备这篇论文,分享了他人的液压驱动和知识提供了一些材料。本世纪的能源和环保问题是亟待解决的问题，而陆地交通工具又是制造这些问题的最大的“元凶”，解决能源和环保问题，首