【第三章】
车辆与行走机械应用静液压
驱动技术的发展历程
油液混合动力方案
渐成趋势
从90年代中期起，EPA及其伙伴团队已将其规划的研究项目集中于车用清洁内燃机、油液混合动力车辆（HHV）技术和车用替代燃料这三个重点方向。
其中所有项目的任务目标中都还特别强调了装置成本效益（cost-effectiveness）的控制。
多年的研究和实践都证明，不仅是市内公交车、垃圾清运车、邮件配送车以及码头上 “滚上滚下”的集装箱转运牵引车等经常按走走停停的工况模式运行的作业车辆，普通的轿车和商用车都具备以液压蓄能方式回用制动能量的条件。
进一步说，在日趋拥堵的城市内行驶的小轿车和需要克服弯道众多的崎岖山路的民用和军用越野车，实际上也有通过嵌入液压蓄能驱动系统实现节能并增加续航里程的潜力。
其中采用并联型混合系统的改装类车辆的项目在当前仍占多数。人们比较关注的则是在量大面广的小轿车和代表技术前沿的军用车辆上的应用前景。
让我们继续一起来研读王意教授《车辆与行走机械的静液压驱动》一书的第三章第十二节中的内容：
油液混合动力方案渐成趋势
从以EPA主导的研发伙伴和其他独立研究团队所进行的研制项目沿革中，我们可以看到一个清晰的发展脉络。
即油液混合动力车辆逐步由在现成车型上加装液压蓄能附件的方式，向研发专门的商品化整车的阶段过渡，而与之相应的所采用的系统和技术也正由前期的并联型向全面采用静液压驱动技术的串联型倾斜。
EPA在2004年发布的有关清洁高效汽车技术的阶段性研究报告中，甚至采用了把中度混合的并联型系统的油液混合动力方案称为“第一代”；把强混合或称“全混合”的串联型方案称为“第二代”系统技术的说法。
实际上
国外越来越多的研究项目已经采用了串联型油液混合动力系统，并为实践证明它们比并联型的具有更好的节能减排效果。
2011年9月，美国著名的工业设计和技术咨询公司Altair Product Design （牵牛星公司）展出了由其主持研制的40英尺长级的油液混合动力大客车（图3-129）。
它的液压元件由Parker-Hannifin提供，其研发资金获得了包括FTA和多个联邦和州项目主管部门的支持。
该样车的型号LCO-140H中的“LCO”的字面含义为“用户的低成本运营”。(Low-Cost of Ownership) 。
根据经过美国联邦运输局（FTA）认证的测试数据表明，此样车按FTA制订的城市道路频繁起停循环工况标准测定MPG值为6.9英里（约合百公里耗油34.1L）。
每加仑燃油的行驶距离比传统同级柴油大客车多110%，比同尺度的油电混合动力型的也要多30%，而其42座车型的购置费用仅为每辆17万美元（约合105万元人民币）。
Altair将这辆样车称为“世界上第一辆全串联型系统油液混合动力大客车”，此处的“世界第一”因带有“全串联型系统”的限制定语，经查证倒也靠谱，因为此前出现的油液混合动力大客车都是采用并联型或混联型系统。
对于油液混合动力大客车，Altair进一步的研发目标是要比当今最好的油电混合动力大客车节油30%以上，全寿命使用成本降低30%；整备质量比常规大客车轻10%，比其他混合动力大客车轻15%。
图3-129 美国 Altair 公司研制的串联型油液混合动力大客车样车
其间，戴姆勒北美卡车公司旗下的福莱纳定制底盘公司FCCC与Parker Hannifin签订了采购首批20套串联型静液压驱动系统组件的协议。
以其组装的油液混合动力样车2009年3月在芝加哥混合动力作业卡车展览会上进行了展示。
初步测试表明，该型油液混合动力卡车在应用于走走停停模式的工况时，比装有柴油机和自动变速箱的常规卡车的燃油经济性提高了50 -70% 之多。
图3-130 即为此型混合动力卡车的底盘。
图3- 130 采用串联型油液混合动力系统的作业卡车底盘。
图中红色支架上的部件即为静液压驱动装置和液压蓄能器（Parker）
然而在这一领域更加引人注目的是法国人的动作。2013年，法国Citroen公司（雪铁龙，现与Peugeot 标致均属PSA集团）先后在日内瓦和上海国际车展上展出了其与Bosch Rexroth合作研制的C3 VTi82型油液混合动力轿车的原型车（图3-131）。
Citroen C3
是一个具有多种变型和不同配置的中级轿车品牌系列，油液混合动力型的C3 VTi82样车采用串联型系统，设有智能型电子控制装置。
根据路况和驾驶员的指令，其动力传动系统将自动控制由汽油机和液压蓄能器供给能量的优化比例以及在制动时对于多余动能的回收。
在某些条件下将自动关闭汽油机，以达到最佳的节能和减少温室气体排放的效果；而在需要急加速和上坡的工况下，又能够使液压蓄能器中储存的能量叠加在汽油机输出端快速“加力”，具有如同装设了更大的汽油机的强劲动力性能。
该原型样车在市内道路行驶的百公里油耗仅为2.9L（MPG值约合81英里），与同级纯燃油汽车相比，节油率达45%。
按照欧洲市内道路循环模式（NEDC）测试的二氧化碳排放也可降低30-45%。
当然这些节能效果也得益于与该车装用了新型的高效汽油发动机。
据媒体报道，该项目已荣获由来自全球36个国家的78名权威汽车媒体人统一评选、由UKIP传媒与会展公司颁发的“国际年度最佳发动机”奖项。
图3-131 Citroen C3型油液混合动力轿车 (Citroen)
由于有了Bosch Rexroth这样的大牌静液压驱动技术行家的加盟助力，相信C3型油液混合动力样车采用的各项液压元件和系统技术均已过关。
研制工作的重点在于汽车车身底盘与包括尺寸较大的液压蓄能器在内的油液混合动力系统的匹配集成、满足汽车各项法规和驾驶习惯的控制策略以及批量制造的商品化车型的要求所进行的结构优化。
为此PSA已注册了超过80项专利。PSA集团认为其综合性价比和安全性优于于同等级油电混合动力的车型。这一技术也将移植到其他排量和尺度更大的车型上。
PSA集团在油液混合动力轿车方面的研发目标与前述美国EPA研制纲领中近期与汽车整车企业Ford与Chriyster的项目相似。
这似乎意味着串联式油液混合动力技术已趋于成熟并在经济性上也有利可图。当然法国人也没有把节能产品的项目都放到了油液混合动力这一个“篮子”里。
而是针对不同理念的用户市场和考虑了诸如超级电容器和高能飞轮等新锐技术未来的发展潜力，在纯电动以及不同混合程度的油电混合动力汽车技术方面继续努力。
这固然不失为一种稳妥的策略，但也反映出人们在各有优劣长短的技术路线之间进行选择的艰难。
需要说明的是，法国PSA集团将其 C3 VTi82型混合动力轿车称为装有“空气混合动力系统”（Hybrid Air system）有其缘由。
前已述及，从严格的意义上讲，行走机械上所谓的“液压”储能系统实际上利用的是气体（通常为氮气）储能介质。
但与简单的高压气瓶不同，充氮的蓄能器储存的能量只在液压系统中循环，蓄能器习惯上都被认为是一种液压元件或附件。
因此业界对其通用“液压蓄能器”而罕有“气压蓄能器”的称谓也有道理。
作为一种突出产品“亮点”的营销手段，展商采用一些夸张的广告用语无可厚非。
也许还包含有对于该公司曾经早在1958年即已研制过，采用“压缩空气助力”名称的2CV型静液压驱动的小轿车的设计基因的一种眷顾。
然而一些不明就里的媒体却由此认为出现了一种只排放干净空气的革命性的新技术，并有所炒作，这就是一种误导了。
尤其是采用了所谓利用了“空气能量”等的说法，更会引起一些另类的遐想。
众所周知，如同现在许多车辆的轮胎都倾向于充入氮气以减少轮胎发热并延缓胎体老化一样，充进液压蓄能器的大都是化学性质不活泼的氮气而并非含有约五分之一的氧气的天然空气，而且这些氮气也不会轻易被排放。
实际上真正采用压缩空气作为能源的车辆是另一回事。
法国的MDI公司多年来从事压缩空气动力和压缩空气-汽油双能源汽车，一种比较成熟的AIR POD型汽车自重220kg，可乘坐3-4人，最高速度70km/h。
带有燃油助压系统的压缩空气发动机排量0.18L，功率约为5kW，输出转矩18Nm。
压缩空气储罐容量200L，充气压力30MPa,可在专用充气站在1.5min的时间内充满，或用功率18kW的家用电动压缩机充能3.5h。
市内道路的续航距离约220km。印度的TATA公司正在联手研制这种汽车，国内浙江大学也研究过类似的技术。
雪铁龙C3采用的是什么类型的
混合动力系统？
2022/7
注明
以上内容引用或改编自王意先生著作《车辆与行走机械的静液压驱动》化学工业出版社，2014.
原文始发于微信公众号（波克兰液压）：油液混合动力方案渐成趋势
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