无需电池

 作者:运动控制高级编辑JOSEPH OGANDO  发表时间:2008-06-16
原型阶段,甚至处于模拟仿真阶段。其中最激进的设计倾向于使用全串联混合动力,想要彻底摆脱机械传动。这是完全可行的。提高燃油经济效益和降低排放最大的潜力看上去应该来自于动力传动系的设计,这种设计可以切断发动机与车轮之间的联接,这是丰田普锐斯之类的并联混合动力系统所不能做到的。把发动机负载与道路负载分离,发动机就能够持续在最高效益点或者接近最高效益点运转。宝马(BMW)汽车公司动力传动系开发经理Carsten Breitfeld博士在去年年底于柏林举行的CTI创新动力传动研讨会(CTI Innovative Transmission Symposium)上发表了同样的观点。全串联混合动力具有捕获制动刹车能量损耗和允许发动机较长时间关闭操作的能力,从经济性和排放的角度来看,这种系统甚至会更有吸引力。
  从理论上来说,任何全串联混合动力设计都能带来这样的效益。“大家所争论的实际上并不是关于用电动还是用液压的问题,” INNAS BV (http://designnews.com.cn/0806-412.aspx)公司总经理Peter Achten说。INNAS BV是开
发一系列新型高效移动液压元件的一家荷兰工程公司。“大家争论的是关于全面摆脱传统机械传动的问题。”而液压系统恰好就是这样一种有前途的方法。
  为什么用液压系统呢?
  利用液压系统的原因最终归结为是为了调节提高环保性能和降低成本这样两个自相矛盾的设计目标。“提高燃油经济性与降低成本的确不太合拍,” Achten说。
  与传统动力传动的成本和所需重量相比,全串联液压混合动力可以通过大幅度提高燃油经济性并大幅度降低排放来协调这两个目标。比如,INNAS公司最近所做的一个混合动力概念仿真模型就是这样一个例子,它应用在了一辆全轮驱动的大众帕萨特车上面。该仿真模型是由德国亚琛工业大学(University of Aachen)的工程师们建立的,它联合使用了计算机的预测数据和来自实际液压元件的测量数据。

  模拟仿真的结果表明,如果加入车辆的再生制动能量,帕萨特液压动力传动系的效率就能达到95%左右。这个效率比传统的机械动力传动系只提高了4个百分点。但是,因为混合动力系的发动机优化和发动机的关闭操作,整体燃油转化效率却从传统车辆的18%跳升至液压混合动力的38%。“发动机始终高负载运行,这样效率是最高的,” Achten说。并且,在模拟新欧洲驾驶循环(NEDC,即混合路况测试)中,发动机只需要开动9%的时间即可。Achten说,总体燃油效益会把单位油耗行驶效率从传统车辆的2.9 /100 km提高到混合动力车辆的6.6 /100 km,并且还能够减少50%以上的气体排放。

  位于密歇根州Ann Arbor市美国环境保护署的国家车辆与燃料排放实验室(National Vehicle and Fuel Emissions Lab.)(http://designnews.com.cn/0806-413.aspx)也同样发现了液压混合动力系统对燃油经济性的提高以及在其他方面的优势。多年以来,美国环境保护署的研究者们一直关注着各种各样技术领先的发动机以及混合电力技术,并且从降低排放、燃油经济性和成本的角度对它们进行评估。“我们很快得出了结论,液压混合动力系统的性能最好,”该实验室技术移植总监John Kargul说。
  最近,美国环境保护署正在致力于液压混合动力货运卡车的研发,但是Kargul说,车辆与燃料排放实验室同样也建造和测试了小型车辆,其中包括一辆用福特Taurus改装的汽车。在最近举行的国际流体动力博览会上,Kargul发言说,这种重3,800磅的柴油混合动力车辆达到了每加仑85英里的单位油耗行驶里程效率。另一款基于福特Expedition SUV的消费者适用车型,在城市与高速路的混合路况下,单位油耗行驶里程提高了82%。城市路况的单位油耗行驶里程提高了130%,Kargul说。

  Kargul说,这种效益来自于三个方面:发动机以控制参数图上的最佳负载运行、关闭发动机而操作车辆和捕获制动能量。尤其是制动能量再生性能,能让这种系统远远超越消费者目前能看到的电力混合动力系统,通过使用高功率密度的蓄能器完全有可能达到这种效果。Kargul说,美国环境保护署的液压混合动力系统一般至少能捕获70%在其它状况下可能会转变成热量而丢失的制动能量。据他估计,电力混合动力系统至多能捕获其中能量的20%到25%,因为对于所有的能量密度,它们电池的功率密度相对较差。“你需要把电池的大小扩大三倍才能达到70%的能量捕获率,”他说。
  在讨论液压混合动力系






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