混合动力卡车关键技术的分析与研究

作者：刘保存 徐超

来源：《汽车世界·车辆工程技术（下）》2019年第01期

摘 要：随着当前我国经济的不断发展，我国的资源也越来越紧缺，因此，当前人们的环保意识和环保观念也逐渐加强。而未来的中重型卡车的发展也朝着混合动力卡车方面发展。本文就对混合动力卡车的关键技术进行了研究和分析，希望能给相关产业的发展提供一些依据。 关键词：混合動力卡车;驱动形式;控制策略 0 引言

随着我国现代经济的不断发展，卡车运输市场也得到了长足的发展，随之油价也在不断的上涨，环境的污染也越来越严重。因此，当前卡车的公司都在对新能源进行研究，对比其他能源，电能控制技术有着独特的优点，从柴油机到纯电动过渡的混合动力技术就是未来的发展趋势。

1 动力蓄电池及其管理系统 1.1 车用动力蓄电池

车用蓄电池可以分为铅酸、镍铬、镍氢以及锂离子等几种。而在这几种蓄电池中，锂离子电池的未来发展前景非常好，但是锂离子电池也存在许多缺点。锂离子电池的适应温度的能力较差，并且价格比较昂贵，管理上还存在许多困难。因此，当前使用最广的还是技术比较成熟并且价格比较低廉的铅酸蓄电池。而未来的新型电池也是以超电容电池为主要形式。目前，日产柴油机的公司已经推出了电容器混合动力卡车，相较于传统的柴油卡车其耗油量已经有了大大的减少，并且释放的二氧化碳也比较少。不仅如此，欧洲的科学家也在研究一种坚固轻便并且还可以储存和释放电能的材料，这种材料能够将混合动力汽车插在家用电源上就可以进行充电。

1.2 蓄电池管理系统

当前对电池非线性和时变性的控制技术已经成为了妨碍混合动力卡车发展的一大因素。当前电池管理系统主要是需要优化电池电量的使用情况，以至于避免电池过度充放电情况的发生。除此之外，还应该提升电池能量的利用率，均衡利用电池的能量，从而延长电池使用的时间。与传统的对电压、电路的简单的控制不同，现在的管理系统已经发展成为能够对电池内部化学原理进行反馈调节。但是现在的管理系统中电池的建模和电池状态的估算以及电池均衡控制都制约了其发展。其中PNGV等效电路模型的优点是当前电池建模的常用方法，利用这种

模型能够比较容易推倒数学解析方程，并且还可以描述电池的工作状况，具有广泛的适用型。而BP神经网络模型则是利用了神经网络非线性和多输入多输出的优点。随着技术的不断成熟和发展，神经网络模型的精准度也会越来越高。最后，电化学模型则是基于电池充放电所产生的化学反应，它能够及时反应出电池内部的状态，因此它对电池的模拟也更加准确。但是这种模型比较复杂，当前应用于卡车上还有一定难度。 2 驱动系统的形式及其控制策略 2.1 驱动系统形式

当前，混合动力车的驱动形式有许多种，而依据电动机和动力蓄电池所在的位置，我们可以分成串联式、并联式和混联式三种形式。

（1）串联式混合动力系统。利用这种系统的发电机与发动机是串联状态。由于电动机只能用来发电，但是发电机所发出的电能和蓄电池的电能就能够共同驱动电动机，从而为卡车的行驶提供动力。但是这种装置也存在许多缺点，因为发动机仅仅作为辅助装置，就导致传输的环节增多，能量利用率也较差，这些问题都使其难以广泛应用到混合卡车中。

（2）并联式混合动力驱动系统。并联式系统中的驱动力主要是由发电机和电动机共同构成。在起步或低速度时，发动机就没有进行工作，这时主要由电动机提供动力。而随着卡车的正常行驶，发动机就提供动力，从而使卡车在正常情况下行驶，同时又能给蓄电池充电。而在卡车加速时，就由发电机和电动机共同工作。这种系统主要应用于经常启动或停车的轻型卡车中。

（3）混联式混合动力驱动系统。利用这种系统能够结合串联式和并联式两种系统的优点。发动机输出的功率一部分能够驱动车辆行驶，而另一部分还能通过发电机给蓄电池充电。虽然这种系统的结构比较复杂且成本较高，但是混联式系统操作的灵活性较大，并且其能够提供的驱动力也比较大。 2.2 混合动力卡车控制策略

要想使混合动力卡车在不同的情况下都能达到最佳的工作状态，就需要相关人员采取适合的控制策略。

（1）模糊优化控制策略。这种策略是利用模糊数学的思维方式来模仿人的思维想法，从而能够对模糊现象进行辨别，从而对其给出精确的控制。这种策略可以通过模糊集合组成的模糊控制规则来进行联系，并且该策略不需要建立非常复杂的数学模型。不仅如此，模糊优化控制策略控制能力比较强，具有很好的适用性。

（2）瞬时优化控制策略。在当前我国的汽车主要采取的是瞬时优化控制策略，这种策略能够使电动机的能源消耗比较小。因此，这种策略的燃油经济性比模糊控制策略较好。但是这种策略受电池老化以及发动机形态的影响较大。

（3）全局优化控制策略。全局优化主要是在既定驾驶循环的条件下根据最优的理论来动态控制电动机和发电机的动力输出，因此它能够使燃油经济性达到最佳。但是利用这种方法主要是在已知工况的情况下，这就不适用于中重型卡车。 3 结束语

在当前我国的混合动力卡车中，虽然铅酸电池仍是混合动力卡车的主要来源，但是锂离子电池未来前景很好。除此之外，超电容等新型电池也是未来发展的主要动力。而在驱动系统上，并联式及混联式的驱动系统在混合动力卡车的应用上的优点明显多于串联形式。但是这两种形式的结构比较复杂，如果想更好地将其应用在实际操作中，就应该对它们的结构进行简化。当前，模糊控制策略是最适于我国目前混合动力卡车发展。我国目前的混合动力技术已经得到了很大的进步，将其应用在中重型卡车上也有了发展。但是系统的复杂和价格昂贵都是制约混合动力卡车发展的因素。基于这些情况，政府就应该出台相关政策，大力促进混合动力卡车的不断发展。 参考文献：

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