众所周知,液压元件具有很高的功率密度,比较液压蓄能器、飞轮和蓄电池这3种储能元件的功率密度,液压蓄能器为1000W/kg,飞轮为700W/kg,镍氢蓄电池170W/kg,显然液压蓄能器的功率密度在三者中最大,其充放能量速度要比蓄电池快得多。利用液压蓄能器的这一特点,在大中型运输车辆或是城市公交车辆上,配置带液压蓄能器的能量再生总成装置,并与发动机动力传动系相混合,成为多能源动力驱动车辆,这种车辆称为液压混合动力车辆,英文为hydraulic hybrid vehicle。
在国外,液压混合动力车辆技术目前主要应用在3种类型的车辆上。①公路运输车辆,如大型卡车、皮卡、大型军用卡车;②大型城市公共交通车辆;③城市垃圾回收车辆。
液压混合动力车辆可以充分地利用制动能量的71%进行再起动和加速,在频繁制动和起动的路况,将明显地改善车辆起动时黑烟的排放,降低油耗,提高车辆加速和减速特性,延长制动装置的寿命,同时可减少车辆总能量的需求,与混合动力电动车相比,液压混合动力车辆不仅可以实现在短时间内的大功率制动能量回收和释放,达到40%的节油指标,而且在成本价格、技术成熟、工作可靠及便于维护等方面均占有较大的优势,这也是近几年来液压混合动力车辆重新引起人们注意的原因。按照动力驱动方式的不同,液压混合动力车辆基本上有3种动力传动方式,即串联、并联和混联。
1.串联
串联式液压混合动力车的动力传动系中有两种或两种以上的动力源可同时或单独提供动力,但仅有一种执行元件驱动负载工作,串联液压混合动力车动力传动系主要由发动机、主减速器、液压蓄能器和两个液压泵/液压马达组成。发动机和高压液压蓄能器为两个动力源,两个液压泵/液压马达具有双向并具有可逆特性,与主减速器连接的液压泵/液压马达主要作为驱动车轮的执行元件使用,与发动机连接的液压泵/液压马达主要作为动力元件使用。串联动力传动系可以由普通静压传动系统(闭式回路)加液压蓄能器能量再生功能组成,也可以由恒压源液压网络(开式回路)加液压蓄能器或飞轮组成,图4-5为闭式回路串联液压混合动力车原理图。
2.并联
并联式液压混合动力车的动力传动系中有两种或两种以上的动力源可同时或单独提供动力,有两个或两个以上相应的执行元件可同时驱动负载,该动力传动系主要由发动机、变速器、主减速器、液压蓄能器和液压泵/液压马达组成。并联形式通常保留传统车的动力传动链,只是在原传动链上增加了由液压泵/液压马达和液压蓄能器组成的能量再生系统,从而形成双动力驱动。图4-6为并联液压混合动力车原理图。(www.daowen.com)
图4-5 串联液压混合动力车原理图
图4-6 并联式液压混合动力车原理图
3.混联
与混合动力电动车定义串并联的方法相同,混联式液压混合动力车的动力传动系是由并联系统、串联系统和机械传动装置组成的,它体现了并联和串联系统的优点,在大功率工况下,可以获得高工作效率。图4-7为混联液压混合动力车原理图。
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