液压混合动力能力控制策略

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1、液压混合动力摘要随着汽年业的快速发展，其对环境的破坏也更加明显，这要求汽车业积极发展节能环保型汽车。其中混合动力车辆是目前实现产业化的最佳产品。液压混合动力车辆作为混合动力车辆的一种，因其能高效的回收制动能量，逐渐引起了各国政府及研究机构的高度重视。能量控制策略是混合动力车辆的关键技术之一，液压混合动力车辆的能量控制策略规定了整车需求转矩在发动机和液压泵/马达Z间的分配，决定了两者的工作点，在动力性、燃油经济性和排放性能等各方面都有很大的影响，因此研究液压混合动力车辆能量控制策略对充分发挥其节能环保优势具有十分重要的意义。关键词：节能环保，混合动力车辆，液压混合动力，能量控制策略能量储存技术

2、综述混合动力汽车是指在同一辆汽车中同时采用了能量转换器和发动机作为其动力装置，通过先进的控制系统使两种动力装置有机地协调配合，实现最佳能量分配，达到低能耗、低污染和高度自动化的一种新型汽车。与燃油汽车相比，混合动力汽车具有高性能、低能耗和低污染的特点以及技术、经济和环境等方面的综合优势。在混合动力车辆中，储能装置对提高车辆的总效率非常重耍。据文献介绍，对应美国EPA(EnvironmentalProtectionAgency)混合燃汕循环，制动能量回收可减少车辆驱动能量需求的14%o对公路用重型载货汽车，在8%的坡道上维持100km/h下坡车速时,通常需要人约600kW的纯制动功率;在6%的

3、坡道上维持80km/h卜'坡车速时也需350kW的纯制动功率，因此混合动力汽车要求储能装置在短时间内能够冋收和释放大量功率。为使储能装置不致太重，要求其应具有比较高的功率密度和能量密度。目前可能应用的储能装置分为如下几种。飞轮蓄能器飞轮蓄能器是机械蓄能的一种蓄能形式，以惯性能（动能）的方式,将能量储存在高速旋转的飞轮中。飞轮蓄能器突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。当车辆制动时，飞轮蓄能系统将车辆的惯性动能转化为飞轮的旋转动能。当车辆需要起动或加速时，飞轮释放本身旋转动能来驱动车辆。普通金属飞轮能量密度较低，但因其价廉，宜于加工，并因在传动系统中易于实现联接而得到广泛应用。超级飞轮选用

4、比强度（拉仲强度/密度）较高的碳素纤维材料制造，能量密度高，是钢制飞轮的10倍。为了使飞轮能充分有效的保存能量，常将飞轮运行于密闭的真空系统屮。飞轮具有2〜4kW/kg的比功率和125Wh/kg的比能量，并且几乎免维护，使Z十分适合用作重型卡车混合动力传动系统的储能元件。目前，由于超级飞轮价格昂贵，技术难度大，容易引起共振以及使用过程中的安全性能等原因，限制了其推广应用。超级电容超级电容由带铝电极的多孔活性碳和有机物电解质组成，电能作为负荷储存于碳电极的表面。超级电容具有高的比功率（可达2〜4kW/kg）、高的循环效率（可达92〜98%,包括ill条值功率工况在内）以及全充和全放能力,在混合

5、动力车辆上主要用于车辆起步、加速、制动能量回收等工况。另外,由于超级电容采用物理方式存储电能而没有可转变的化学反应，具有优越的工作循环承受能力和寿命。但其最主要的缺点是较低的比能量，目前大约在7〜10Wh/kg,如果单独应用超级电容，为满足整车性能需要的超级电容增多，整车的重量和成本较高。因此，超级电容只适合于对比能量需求低的轻度混合动力汽车，或与电化学电池组合使用，效果更佳。蓄电池蓄电池又称电化学电池，以电化学能的方式储存能量。蓄电池在电动车辆上已有相当的应用经验，其中颇具应用潜力的几种包括铅酸电池、银氢电池和锂离子电池等。铅酸电池技术发展较为成熟，可靠性高、原料易得且价格便宜，但铅酸电池

6、的比能量较低，在过放电和过充电时，其使用寿命将显著缩短，深度放电以及环境温度变化也对电池性能影响较大。镰氢电池具有很好的耐过充电特性，良好的使用安全性和充放电效率，以及该电池的反应物中无溶解析出物，这些特性适合混合动力汽车。在上市的车型中，鎳氢电池占主体。锂离子电池能量密度可达到100Wh/kg,功率密度可达到300W/kg,并且循环使用寿命长。但其价格较高，安全性尚需进…步提高。低功率密度，充放电频率小，不能迅速转化吸收大量功率使得蓄电池在大型城市公交车和工程机械等应用方面显得力不从心。燃料电池燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂屮的化学能通过电极反应直接转化为电能的发电装置。它不经历热机过

7、程，不受热力循环限制，故能量转换效率高（理论上可达100%,实际效率已达60%〜80%）。目前应用于电动汽车中的燃料电池是一种被称为质子交换膜的氢燃料电池，它以纯氢为燃料、以空气或氧为氧化剂。近年来，对氢燃料电池的研制已取得重大进展，并实现了在车辆上的安装和实用化，但氢燃料电池的真正实用化还面临氢的制取和存储困难、使用成本高等难题。液压蓄能器液压蓄能器是一种以液压能的方式来存储能量的储能装置。液压蓄能器具有高