液压混合动力汽车.pdf

Hy d r o me c h a t r o n i c s En g i n e e r i n g 机床 与液 压 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ．i s s n ．1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 2 ． 0 6 ． 0 0 9 Re s e a r c h S u r v e y o f Hy d r a u l i c Hy b r i d Ve h i c l e s Z HANG J i a n ，L UO Ni a n n i n g ，J I ANG J i h a i 1 ． S c h o o l o f Me c h a t r o n i c s E n g i n e e ri n g ，H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ， H a r b i n 1 5 0 0 8 0， C h i n a ； 2 ． S c h o o l o f A u t o m o b i l e E n g i n e e ri n g ， H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o gy， We i h a i 2 6 4 2 0 9 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e a p p l i c a t i o n o f h y b ri d p o we r t e c h n o l o g y i n v e h i c l e s ．I t a n a l y z e s t h e c h ara c t e ris t i c s o f v e h i c l e s a n d h y d r a u l i c h y b ri d v e h i c l e s a n d ma i n l y f o c u s e s o n t h e h y d r a u l i c h y b ri d v e h i c l e s ．A c o mp r e h e n s i v e s u m m a r y o f h y d r a u l i c h y b ri d v e h i c l e s i s giv e n b a s e d o n h y d r o s t a t i c t r a n s mi s s i o n t e c h n i q u e w i t h s e c o n d a r y r e g u l a t i o n ．T h i s p a p e r p o i n t s o u t t h e a p p l i c a t i o n c o n d i t i o n s a n d 印 p l i c a t i o n r a n g e o f h y d r a u l i c h y b r i d p o w e r t e c h n o l o gy Ke y wo r d s h y b ri d p o we r t e c h n o l o gy ，s e c o n d a r y r e g u l a t i o n ，h y d r o s t a t i c t r a n s mi s s i o n 1 I n t r o du c t i o n As i s k no wn，t h e d e v e l o p me n t o f t h e r ma l i n t e r - na l c o mb u s t i o n e n g i n e v e h i c l e s i s o n e o f t he g r e a t a c h i e v e me n t s o f mo d e m i n d u s t ria l t e c h n o l o g y ．T h e a u - t o mo t i v e a n d r e l a t e d i n d u s t r y h a s ma d e gre a t c o n t fi t i v e p l a n b a s e d o n t h e c u r r e n t t e c h n o l o g y．As a n i m- p o r t a n t b r a n c h o f h y b ri d t e c h n o l o g y ，h y d r a u l i c h y b rid a p p l i e s s e c o n d a ry r e g u l a t i o n h y d r o s t a t i c t r a n s mi s s i o n t e c h n o l o g y t o a u x i l i a ry d r i v i n g o f v e hi c l e o r c o n s t r u c - t i o n ma c h i n e ry ．I t f e a t ur e s hi【g h e q u e n c y r e s p o n s e， h i g h p o we r d e n s i t y ，s i mp l e s y s t e m s t r u c t u r e ，c o mp a t - i b l e t e c h n o l o g y，a n d r e ma r k a b l e e n e r gy s a v i n g a n d e b u t i o n s t o t h e d e v e l o p me n t o f mo d e r n s o c i e t y ．Ho w mi s s i o n s r e d u c t i o n e f f e c t ． I t w i l l b e c o me t h e ma i n e v e r ，t he h i g h s p e e d d e v e l o p me n t o f t h e a ut o mo t i v e i n d u s t ry a n d wi d e a p p l i c a t i o n o f a u t o mo bi l e s o v e r t h e wo r l d h a v e p r o d u c e d s e r i o us p r o b l e ms t h a t c o ul d t hr e a t e n hu ma n e x i s t e n c e ．At mo s p h e ric p o l l u t i o n c a u s e d b y a u t o mo t i v e e x h a u s t e mi s s i o n s ，g l o b a l wa r - mi n g a n d h u g e c o n s u mp t i o n o f o i l h a v e b e c o me p r i - ma ry p r o b l e ms o f pu b l i c c o n c e r n[ ． Be f o r e f i n d i n g a s a f e，s t a b l e a n d c h e a p n e w e n e r gy ， h y b rid t e c h n o l o g y t ha t r e d u c e s e n e r g y c o n s u mp t i o n a n d e mi s s i o n s i s t h e mo s t r e a l i s t i c a l t e r na t e c hn o l o g i c a l me a n s t o u p gra d e e n e r g y s a v i n g t e c h n o l o gy a n d u p d a t e t h e d y n a mi c s y s t e m o f t r a d i t i o n a l mi d d l e - h e a v y v e h i c l e 2 Hy br i d t e c h no l o g y 2 ． 1 S u mma r y o f h y b r i d t e c h n o l o g y Hy b r i d t e c h n o l o gy c o o r d i n a t e s s i mu h a n e o u s l y t w o o r mo r e k i n d s o f d i f f e r e n t e n e r gy o r t i me - s h a rin g e x p o s p o w e r ． Hy b ri d v e h i c l e i s a k i n d o f v e h i c l e Re c e i v e d 2 0 1 2 - 0 2 1 8 N a t i o n a l N a t u r a l S c i e n c e K e y F o u n d a t i o n o f C h i n a 5 1 0 3 5 0 0 8 ；S c i e n c e K e y F o u n d a t i o n o f Z h e j i a n g U n i v e r s i t y G Z K F - 2 0 0 8 0 0 3 ； N a t u r al S c i e n c e K e y F o u n d a t i o n o f S h a n d o n g Z R 2 0 0 9 F L 0 0 2 J I A N G J i h a i ．P r o f e s s o r ．E - m a i l j j h l x w h i t ． e d u ． c n 6 8 Hy d r o me c h a t r o n i c s Eng i n e e rin g 机床 与 液压 t h a t c a r r i e s t wo o r mo r e k i n d s o f p o we r s o u r c e s b a s e d Hy b r i d v e h i c l e i s a k i nd o f e n e r g y - s a v i n g a n d e n v i -- o n o p e r a t i o n r e q u i r e me n t s s i mu l t a n e o u s l y o r t i me - s h a - r o n me n t a l a u t o mo b i l e wh i c h i s c o ns i d e r e d t o h a v e t h e r i n g b y u s i n g d i f f e r e n t p o we r s o u r c e d r i v i n g ． Co m pa r e d wi t h t h e t r a d i t i o n a l v e h i c l e， t h e mo s t d i s t i n g u i s h e d f e a t u r e o f h y b rid v e h i c l e l i e s i n i t s p o we r a n d t r a n s mi s s i o n s y s t e m．Ge ne r a l l y t h e r e a r e a t l e a s t t wo b e s t p r o s p e c t o f c o mme r c i a l i z a t i o n u n de r t h e c u r r e nt l e v e l o f t e c hn o l o gy ． Hy b rid t e c h n o l o g y h a s b e c o me t h e b e s t c h o i c e t o i mp r o v e a u t o mo b i l e f u e l e c o n o my b e f o r e t he c o mi n g o f t he h y d r o g e n e n e r gy a g e[ ’ 一 ”] p o we r s o u r c e s wi t h t h e i r r e s p e c t i v e v e h i c l e s t a t e e ne r Th e r e a s o n t ha t h y b r i d v e h i c l e s c a n r e a l i z e e n e r gy s t o r a g e s y s t e ms i n a h y b rid v e h i c l e． On e o f t h e po we r s o u r c e s i s ma i n l y r e s p o n s i b l e f o r d riv i n g， g Y s a v i n g a n d e mi s s i o n r e d uc t i o n i s t h a t i t c a n r e l y o n a u t o mo b i l e r u n n i n g c o n d i t i o n s t o c h o o s e di f f e r e n t o p c a l l e d Ma i n P o w e r U n i t MP U ．Mo s t M P U s a r e e r a t i o n m o d e s a n d r e a l i z e e ffic i e n c y o p t i m i z a t i o n o f t he r ma l e n g i n e s y s t e m． Th e o t h e r p o we r s o u r c e i s d r i v e l i n e ．I t a l s o c a n r e c l a i m t h e br a k i n g e n e r gy b y c a l l e d A s s i s t a n t P o w e r S o u r c e o r A s s i s t a n t P o w e r U n i t R e g e n e r a t i v e B r a k i n g S y s t e m R B S t o i m p r o v e t h e A P U ．A P U s a r e n o t o n l y h i g h l y e ffic i e n t ，r e l i a b l y t o t a l e ffic i e n c y o f v e h i c l e r e c o v e r a b l e a n d r e l e a s e b r a ki n g e n e r gy wh e n t h e v e hi c l e b r a k e s bu t a l s o a r e c a pa b l e t o ma k e t h e o p t i T h e e s s e n c e o f h y b r i d v e h i c l e c a n s i g n i fi c a n t l y d e c r e a s e o i l c o n s u mp t i o n，wh i c h i s ma i n l y r e f l e c t e d m u m r e g u l a t i o n o f e n g i n e o p e r a t i n g p o i n t R e g u l a t o r i n t h e f o l l o w i n g t h r e e a s p e c t s o r R e g e n e r a t o r ， R E G for s h o r t ．T h e r e f o r e ， t h e A P U ma k e s e ng i n e n o t b e a f f e c t e d b y v e h i c l e d riv i n g c y c l e s a n d a l wa y s o p e r a t e s a t h i g h e ffi c i e n c y a n d e e o n o mi c wo r k i n g a r e a ． By a p p l y i ng mo d e r n a d v a n c e d c o n t r o l t e c h n o l o gy t o e v e r y p o we r un i t ，we c a n o p t i mi z e a n d c o l l a b o r a t e t he e n t i r e s y s t e m． P o we r u n i t s c o mp o u n d d riv e v e h i c l e c a n r e a l i z e t h e b e s t e ne r gy ① R B S r e c o v e r s b r a k i n g e n e r gy t h a t c a n r e d u c e e n e r g y l o s s ； ② A P U r e d u c e s t h e h i g h p e a k a n d i n h i b i t s v a l l e y t h a t c a n r e d u c e i n s t a l l e d po we r ， r e l a t i v e l y i n c r e a s i n g t h e e c o n o mi c e ffi c i e n c y； ③ R E G r e d u c e s d y n a m i c p r o c e s s e s o f t h e r ma l e n g i ne a n d c o u l d o p t i mi z e t h e o p e r a t i n g po i n t o f t h e r - d i s t ribu t i o n a nd r e d u c e f u e l c o n s u mpt i o n e f f e c t i v e l y ． ma l e n g i n e ． Ac c o r d i ng t o t he p r e s e n t s t u d i e s，t h e rm a l e ffi c i e n c y o f hy b r i d v e h i c l e e a R i mp r o v e a t l e a s t b y 1 0％ ，a n d Th e r e a r e t h r e e wa y s for a h y b rid v e h i c l e t o r e du e e t h e a u t o mo t i v e e x ha u s t e mi s s i o n． Th e y a r e a s t h e e x h a u s t e mi s s i o n c a n be r e d uc e d b y 3 0％ [ 引 ． f o l l o ws Co mp a r e d wi t h c o n v e n t i o n a l f u e l v e h i c l e a n d p u r e e l e e t r i c v e h i c | e，h y brid v e hi c l e h a s a n o b v i o u s e f f e c t o n e n e r g y s a v i n g a n d e mi s s i o n r e d u c t i o n c o mp a t i b l e t o i n d us t r i a l s t r u c t u r e ． I t s c h a r a c t e r i s t i c s i n c l u d e h i g h p e r f o r ma n c e，l o w e n e r g y c o n s u mp t i o n a n d l o w p o l l u t i o n． T he r e f o r e， i t ha s o bv i o us a d v a n t a g e s i n ① T h e i m p r o v e m e n t o f e c o n o mi c e f f i c i e n c y d i r e c t l y r e d u c e s e mi s s i o n s ； ② T h e o p t i mi z a t i o n o f o p e r a t i n g p o i n t for a t h e r ma l e n g i n e d i r e c t l y d e c r e a s e s p o l l u t a n t e mi s s i o n s； ③ R e l a t i v e l y s t a b l e d y n a m i c p r o c e s s e s o f t h e r ma l e n g i n e r e d u c e s t h e t e c h n i c a l d i ffic u l t y o f po s t t e c hn o l o gy ，e c o no mi c a n d e n v i r o n me n t a l a s p e c t s e t c ．t r e a t me n t o f v e h i c l e e mi s s i o n Z HANG J i a n ， e t a l Re s e a r c h S u e y o f Hy d r a u l i c Hy b rid V e h i c l e s 6 9 Th e r e e x i s t ma n y c l a s s i f i c a t i o n me tho ds f o r t h e h y b r i d v e h i c l e s ． Th e f o l l o wi n g t h r e e me t h o d s a r e c o mmo n l y u s e d ．B a s e d o n t h e p e r f o r ma n c e o f AP U a n d t h e v e h i c l e e n e r g y s t o r a g e s y s t e m ，h y brid v e hi c l e i s c l a s s i fi e d a s h y b ri d e l e c t ri c v e h i c l e H E V a n d h y - d r a u l i c h y b ri d v e h i c l e H H V ．A c c o r d i n g t o t h e C O U p l i n g r e l a t i o n s h i p o f AP U，h y b ri d v e h i c l e i s c l a s s i f i e d a s s e rie s，pa r a l l e l ，p a r a l l e l -s e rie s a nd c o mp o u n d h y - b r i d,De p e n d i n g o n t h e p r o p o r t i o n o f a s s i s t a n t p o we r Mi t s u b i s h i Mo t o r s h a v e r e l e a s e d h y b ri d v e h i c l e o n e a f t e r a n o t h e r wi t h t i v e l y[ ， 一 ． Th e r e s e a r c h ma i n l y f o c us e d o n t h e i r o wn s p e c i al f e a t u r e s ，r e s p e c a c t i v i t i e s o n h y b rid v e h i c l e a r e h y b rid e l e c t ric v e h i c l e i n Ch i n a ． Mo s t o f t h e m a r e b a s e d o n t h e para l l e l t y p e，wh i c h h a v e l o w i n t e g r a t i o n l e v e l o f t e c h n o l o g y a n d r e q u i r e h i g h a u t o ma t i o n i n c o n t r o l s y s t e m a n d e n e r gy ma n a g e me n t s y s t e m．A g a p i n t e c h n o l o g i c al l e v e l s e x i s t s i n a p o we r s y s t e m ，h y b rid v e h i c l e i s c l a s s i f i e d a s a b e t we e n Ch i n e s e v e h i c l e s a n d i nt e r na t i 0 n a l o n e s ． we a k mi x i n g，mi d d l e mi x i n g a n d s t r o n g mi x i n g [ ， ． 2． 3 Hy dr a ul i c h y br i d v e h i c l e 2． 2 Hy b d e l e c t r i c v e hi c l e Hy d r a u l i c h y b rid v e h i c l e i s a k i n d o f h y b rid v e APU o f h y b rid e l e c t ric v e h i c l e i s c o mp o s e d o f h i c l e whi c h a p p l i e s s e c o n d a r y r e g u l a t i o n h y d r o s t a t i c m o t o r a n d p o w e r s t o r a g e d e v i c e s i ． e ． ，b a t t e r y ，s u t r a n s mi s s i o n t e c h n o l o gy t o a u x i l i a r y d ri v i n g o f v e h i p e r c a p a c i t o r a n d fl y w h e e l g e n e r a t o r ．I t o v e r c o m e s c l e ．The A P U o f H HV i s c o m p o s e d o f h y d r a u l i c d ri v e all t h e d i s a d v a n t a g e s o f b o t h t r a d i t i o n al a u t o mo b i l e a n d p u r e e l e c t ric v e h i c l e，a nd c o mbi ne s t he a d v a nt a g e s o f t h e rma l e n g i n e i ． e ． ， l o n g w o r k i n g h o u r s a n d s y s t e m wh i c h i n c l u d e s e n e r g y c o n v e r s i o n c o mp o n e n t h y d r a u l i c p u m p m o t o r a n d e n e r g y s t o r a g e e l e m e n t h y d r a u l i c a c c u mu l a t o r ．T h e w o r k i n g p ri n c i p l e o f g o o d d ri v e p e rf o r ma n c e a n d m o t o r i ． e ． ， n o n - p o l l u HH V i s s i mi l a r t o t h a t o f H E V， w h i c h u s e s the c h ar- t i o n and l o w n o i s e 1 [ ， ． Th e o rig i n a l pu r p o s e o f h y b rid t e c h n o l o gy i s n o t t o r e d uc e f u e l c o ns u mp t i o n，b ut t o a s s i s t s mall i n t e r ． n a l c o mb us t i o n e n g i ne s o r p r o l o n g t h e e n d u r a n c e mi l e a g e o f p u r e e l e c t ric v e h i c l e s ．J a p a n f i r s t s u c c e e ． d e d i n c o mme r c i ali z i n g t h e h y b rid t e c h n o l o gy ． I n 1 9 97，To y o t a Mo t o r Co rp o r a t i o n p r o mo t e d t h e h y b rid e l e c t ric c a r c all e d Pr i u s ． Me a n wh i l e ， Ho n d a Mo t o r Co rp o r a t i o n p u s h e d o ut I ns i g h t a n d Ci v i c ．At t h e e n d o f 2 0 06，h y b rid v e h i c l e s o f To y o t a’ s THS an d Ho n d a’ s I MA h a d a s a l e s v o l u me mo r e t h a n 6 0 0 0 0 0 ． Ra p i d d e v e l o p me n t o f h y b rid t e c h n o l o gy wo r l d wi d e ， a c t e r i s t i c o f h y d r a u l i c p u mp ／mo t o r wo r k i n g i n f o u r q ua d r a n t t o r e g u l a t e p o we r p e a k o f MP U a n d r e a l i z e s r e g e n e r a t i o n b r a ki n g． Hy d r a u l i c p u mp ／mo t o r c a n d riv e t h e v e h i c l e alo n e o r s i mu l t a n e o u s l y o r c o mb i n e t h e t r a di t i o n al i n t e rn a l c o mb u s t i o n e n g i n e whe n t h e v e h i c l e i s r u nn i n g ． Hy d r a u l i c p u mp t r a n s f o rm s t h e k i n e t i c e n e r gy o f v e h i c l e i n t o h y d r a u l i c e ne r gy an d s t o r e s i t i n h y d r a u l i c a c c u mu l a t o r wh e n t h e v e h i c l e br a k e s a n d d e c e l e r a t e s ． Du rin g s u b s e q u e n t a c c e l e r a - t i o n o r i n a n o rm a l d riv i n g c y c l e，h y d r a u l i c e n e r gy i s r e l e a s e d b y h y d r a u l i c mo t o r t o a s s i s t t h e e n g i ne o r s e p a r a t e l y d riv e t h e v e hi c l e[ ] t h e l e a d i n g r o l e o f J a p a n e s e T o y o t a a n d Ho n d a i s b e ． F r o m t h e e f f e c t o f AP U i n p o we r