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液压混合动力技术:无“电”一身轻
发布者:admin  发布时间:2012-12-11 16:43:02  点击:6157
        液压原理及其相关技术,在人类科技成果的序列中,并不算年轻。然而,在当前时髦的节能汽车研究领域,它却找到了靠前的位置。如今,世界许多企业正在开发可以驱动公交车等重型车辆的液压混合传动系统,并且在过去的2011年取得了显著的突破。液压混合动力技术是采用高压液体取代电流来驱动车轮运转,比传统的混合动力技术更价廉物美,更具节能减排的效果。世界运动和控制领域的巨头——派克·汉尼汾液压系统公司得出的评估结果是,液压混合动力技术带来的燃油经济性的提升,达到了30%到70%。
        或许在不久的将来,人们就能够见到“没有电池”的混合动力汽车。
        打破节能上限的“天花板”
        作为世界汽车强国,美国汽车行业在液压混合动力方面的研究一直处于前列。其中代表性的,便是Altair工业设计公司在2011年推出的号称“世界首辆液压混合动力大巴”的产品。
        Altair表示,液压混合动力技术让该车的燃油经济性是传统汽车活塞发动机的两倍。许多大型汽车和物流企业对此产生了浓厚的兴趣。比如美国联合包裹公司(UPS)已经开始实验使用这种新式混合动力卡车运送包裹快件;克莱斯勒汽车集团在对一辆液压混合动力的小型货车进行测试之后发现,这种技术让车辆在城市道路行驶工况下的燃油经济性增加了60%。
        除了企业之外,美国环境保护署等政府机构也加入到对液压混合动力技术的推进中来。该署表示,当前传统内燃大巴每3英里就需要一加仑燃油,而采用液压混合动力技术之后,车辆的油耗能够消减三分之一。
        值得一提地是,这种有效的节能技术在得到美国业界的肯定与重视之前,可谓低调等候了多年。Altair工业设计公司此前花费了许多年时间和大量的精力,致力于美国交通部的大巴轻量化项目。直到2009年美国能源部提出燃油效率更高的动力系统时,Altair才认识到,普通的油电混合动力系统不能给出令人满意的答案。它不仅实现不了燃油效率更高的目标,也达不到符合要求的耐久性,无法打破追逐节能上限的“天花板”。
        终,Altair作出了用液体代替电流的选择。
        与油电混动“貌合神离”
        以液体代替电流的液压混合动力系统,实际上与有点混合动力技术遵循相同的运行原理:回收车辆在制动时消耗的热能,再用其驱动车辆前进。只不过后者是将能量以电流的形式储存在电池中。
        在采用液压混合动力技术的车辆上,柴油引擎驱动液压泵发动机,而液压泵发动机再为高压蓄电池充电。蓄电池驱动后轮上的斜轴式液压泵发动机从而驱动车辆。一个低压储备器用于收集液体,然后把液体再送回到个液压泵发动机中,这样就形成了一个完整的液压循环系统。

        与电动混合动力发动机一样,液压混合动力发动机也有提供再生制动的能力。货物运送车辆和土方运输车经常要制动刹车,当车辆制动时,液压泵发动机会为高压蓄电池充电。当卡车再次启动前行时,储存在蓄电池中的能量可以用来减少柴油引擎的负载。这些能量也可以限制引擎封闭时推进力的迸发,比如说,在室内操纵车辆时。
        “一次刹车的时间非常短暂,不足以令蓄电池储存下所有可以回收的能量。目前的油电混合动力汽车只能挽回25%的刹车能量损失。而液压系统能够达到75%。”Altair公司工程设计部总监蒂姆·史密斯表示。
        当然,在这样一个电气化程度不断进步的世界里,液压发动机技术看上去有些落伍。然而液压泵发动机和蓄电池至少提供了一种应用扭矩和存储能量可靠的、低本钱途径,这也正是混合动力车辆所要达到的目标。
        此外,液压发动机与电动系统相比具有明显的功率密度上风。它还具备传动平稳、质量轻、体积小、承载能力大、容易实现无级调速、易于实现过载保护和简化机构等诸多优点。
        戒“臃”戒“噪”更给力
        目前,液压混合动力技术多应用于公共交通和物流运输,但这并不意味着它不能够适用轿车等小型车辆。许多汽车制造企业,已经开始着手研究将液压混合动力技术嫁接到自己的产品之上。阿特米斯智能电力公司早在2009年便在宝马5系轿车上进行过液压混合动力技术的相关实验,结果显示城市道路工况下油耗降低了一半。福特公司也在2011年初表示,安装了自己与紧凑、 高效流体动力研究中心合作研制的液压混合动力系统的F-150 皮卡样车,达到了每加仑40英里的理想水平。
        当然,液压混合动力系统若想成功登陆小型乘用车辆,依旧面临着许多阻碍。过于庞大的体积,便是其中之一。另外,控制发动机的震动和其他噪音亦是个具有重要意义的挑战。噪音问题在大型车辆上或许并不明显,毕竟当卡车托运着几吨垃圾或公交车步履艰难地从一个公交车站行驶到下一个时,人们很少会去注意汽油加油泵摇来摇去并格格作响。然而对于轿车的消费者而言,是很难能够得到谅解和容忍的。此外,额外添加的汽油泵、流体和软管的重量在高速公路行驶工况下,反而会破坏燃油的经济。
        有必要指出的是,尽管液压混合动力系统有着诸多优势,但这并不意味着它在与油电混合动力技术的比拼中占据上风。毕竟电动系统已经完全商品化并且已经到第二代了,而液压系统仍然处在演示阶段。而长远来看,即使是液压混合动力的倡导者也相信,电动系统将会占据上风。迪西科博士认为,电动驱动系统会在某一时间开始变得非常普遍,由于贸易原因而非技术原因这种系统的采用会变得势不可挡。而派克·汉尼汾液压系统公司液压动力事业部副总裁科瓦奇博士,也不以为液压混合动力系统会永远是重型卡车的选择。“超级电容会更好。在某个时间,它们能提供比液压系统更好的性价比。”他说。不过,作为不需要任何新技术就可以节省大量燃料的技术,液压混合动力只要与油电混合动力保持和而不同 、齐头并进的趋势,它依然是前途的节能技术之一。

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