【第三章】
车辆与行走机械应用静液压
驱动技术的发展历程
数控配流技术引领
油液混合动力技术发展
现代行走机械静液压驱动的技术来源之一是飞机上由涡轮喷气发动机转子拖动的恒速、恒频发电机装置。
作为主传动系统，静液压驱动的稳态效率偏低仍是受诟病的问题。更为彻底的解决方式是提高液压元件本身的效率。
英国科技人员曾研制过多种“非典型”的静液压驱动装置；近年来则在采用高速数字电磁阀作为液压泵和马达配流装置的技术上有所突破。
通过采用数控配流技术（Digital Displacement,缩写为DD）等一系列优化配流相位和运动转化机构的措施，使元件的总效率有了明显的提高。Artemis也把同样的数控配流技术应用到了车辆的静液压驱动元件上。
让我们一起继续研读王意教授《车辆与行走机械的静液压驱动》一书的第三章第十二节的内容：数控配流技术引领油液混合动力技术发展。
虽然还只搞出了一辆改装的技术验证样车，虽然在系统优化匹配方面还有很多事情要做，但在包括静液压驱动技术在内的技术发展史中曾拿到过多个“第一”的英国人。
已将一套堪称具有革命性创新意义的数控配流静液压驱动元件装在一辆油液混合动力小轿车上进行了实车试验。这种新颖的静液压驱动元件，源自于风力发电装置的需求。
当今发展迅速的风力发电是一项重要的清洁能源技术，但其属于固定安装的设备，原本与地面上的汽车和其他行走机械没有什么关系。
然而当风力发电机组也开始采用静液压驱动装置的时候，两者的技术内涵却出现了一些交集。
目前主流的装于风塔顶端的水平轴风力发电机的风轮具有较低的转速，如从每分钟几转到几十转。
除了正在发展中的由风轮直接驱动的多极永磁低速同步发电机系统以外，为了降低机组重量，多采用转速较高（如1500r/min）的发电机将风能转化为电能。
因此风力发电机组中的一个重要组成部分就是风轮和发电机之间的传动装置，通常为总传动比100左右的多级行星齿轮增速器。
与行走机械上从内燃发动机到行走驱动轮的减速传动，输入轴转速变化较小而输出轴的转速变化较大的情况相反，风力发电机组的输入转速（风轮转速）变化幅度较大而希望输出转速恒定。
但这种颠倒的转速关系却并不妨碍两者都能够采用静液压驱动装置构成传动链。
实际上，如同在本章的开头部分已经述及，现代行走机械静液压驱动装置的技术来源之一是飞机上由涡轮喷气发动机转子拖动的恒速恒频发电机装置。
该装置与风力发电系统传动装置的相似之处是：要求在输入转速剧烈变化时尽量保持输出轴转速的恒定，不同之处则在于其输入轴的转速（可达约8000r/min）高于输出轴。
然而静液压驱动元件族谱中恰好有可以在低转速下以液压泵状态运转的多种柱塞式元件，它们的功率密度都要比由风轮直接驱动的低速发电机高得多。
所以这种以风轮直接驱动低速大排量液压泵，经液压管道向变量液压马达传输动力，再以接近恒定转速拖动交流发电机的恒频风力发电系统早就有所应用。
并在中小功率机组上体现了只将液压泵装于风塔顶端，发电机组可以落地安装的布局和维修方面的优势。
但作为一个主传动系统，静液压驱动装置的稳态效率偏低仍是一个受关注和诟病的问题。
虽然已有功率分流技术可用于提高传动效率，但为此却同时增加了复杂的行星差速传动箱，性价比差强人意。更为彻底的解决方式仍然是提高液压功率传输元件本身的效率。
日本三菱重工集团旗下的位于苏格兰的Artemis Intelligent Power Ltd（阿耳特弥斯智能动力公司）的英国科技人员曾研制过多种“非典型”的静液压驱动装置，包括利用海面波浪能量的发电系统。
近年来则在采用高速数字电磁阀作为液压泵和马达的配流装置的技术上有所突破。他们采用了一套为风力发电机的液压传动装置研制的新型径向柱塞液压泵和液压马达。
通过数控配流技术（Digital Displacement,缩写为DD）等一系列优化配流相位和运动转化机构的措施，使这些元件的总效率有了明显提高。
而由这些数控配流的液压泵（DDP）和液压马达(DDM)组成的大功率静液压传动装置Digital Displacement Transmission，DDT，应用在三菱重工的功率达7MW、堪称目前世界上单机功率最大的海面风力发电机已从2013年1月起开始了试运转。
其间Artemis不失时机地也把同样的数控配流技术应用到了车辆静液压驱动的元件上。
2008年，在英国节能协会的支持下，该公司改装了一辆BMW（宝马）530 i型中级轿车（图3-132），装有排量为3L的6缸直列汽油机。
图3-132 改装了数控配流变量静液压驱动元件的宝马530i 型轿车（据Artemis）
其原装的传动装置被以DDT静液压驱动装置为核心的串联式油液混合动力装置所取代。
由于DDT元件具备不仅在全负荷下，而且在部分负荷下仍然能保持很高效率的特性，使串联型油液混合动力的节能优势不再只局限在市内公交车和垃圾装运车等这些走走停停的车辆上，而且也延伸到了常用的普通小轿车上。
在与爱丁堡大学合作进行的测试中表明，由于综合采取了优化发动机工况、回收制动能量和减少发动机空转时间等措施，在市内行驶工况下，每加仑燃油的行驶距离（MPG）比一辆装有手动6挡变速箱的同等传统结构的商品车多一倍。
而在按照欧洲NEDC和美国FTP混合道路循环工况下测出的二氧化碳气体排放量则各减少了26.7%和33.7%。
一辆为了验证和展示新型静液压驱动元件应用潜力的技术验证概念车，在原型车底盘上实施改装的众多可行性边界条件的制约下，能够获得这样的结果无疑对于汽车和行走液压行业的人们都是一个利好消息。
在Artemis有关这辆改装自宝马530i 轿车的技术验证车的介绍材料里，除了创新的数控配流静液压变量元件之外，将其称之为“无齿轮传动”的汽车也被作为一个宣传的亮点。
这很像是约半个世纪前同样是英国人搞出的世界第一台静液压驱动拖拉机也使用过，并曾激起中国科技人员许多想象空间的“无齿轮拖拉机”理念的一个螺旋式上升轮回。
现在Bosch Rexroth公司已获得了应用于公路型车辆的Artemis技术全球使用权，Artemis和另一个静液压驱动技术领域中的重量级厂商Sauer Danfoss公司也建立了全面合作的关系。
可以预期，通过这些液压元件主流厂商的介入，Artemis的DD数控配流元件将更为成熟，它们在性能和效率甚至是制造成本方面的优势将能得到进一步的发挥；
通过BMW等整车企业的介入，人们也将不再拘泥于现有概念样车底盘的样式，而能根据采用新型静液压驱动元件后形成的新的边界条件，重新优化整合与匹配全车的动力传动链，拿出一些全新的高效节能整车产品。
而更大的意义还在于，数控配流元件的成功已不仅仅是风力发电和节能汽车的事情，它将把整个静液压驱动技术推进到一个新的境界，对于液压产业的发展路线产生深远的影响。
Artemis改装宝马530i轿车
的技术验证车有
哪些宣传亮点？
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2022/8
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）：第32课 I 数控配流技术引领油液混合动力技术发展
本文来自波克兰液压，本文观点不代表iHydrostatics静液压立场。
