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10.16638/jki.1671-7988.2019.20.083
混合动力技术军事化应用现状
史小川，史册，李丽军，高锦
（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）
摘 要：混合动力汽车（Hybrid Vehicle ）是当前汽车行业发展的研究热点，是一种提高车辆经济性，降低车辆污染的技术。对于强调机动性、隐蔽性及动力性的军用车辆其具有广阔的应用前景。文章简要介绍了混合动力技术军事化应用现状，对混合动力车辆的基本构型进行了说明，并列出了部分的基于混合动力技术的军用车辆。依据现有车型的混动技术特点及构型，以军用车辆所关心的环境适应性、电磁兼容性（EMC ）、整车控制策略为关注点，分析了现阶段混动技术在军用车型上应用的技术瓶颈。并对未来混合动力军事发应用发展的趋势进行了分析。从使用角度考虑，以满足任务为最终目的，既继承传统动力底盘的优势，解决传统动力底盘动力性的不足，同时又不带来新的技术、成本及可靠性问题。
关键词：混合动力；车辆现状；军事化应用风险；发展趋势
中图分类号：U461.2  文献标识码：A  文章编号：1671-7988(2019)20-234-03
Current Situation of Militarized Application of Hybrid Power Technology
鹰牌轮胎生产厂家Shi Xiaochuan, Shi Ce, Li Lijun, Gao Jin
( Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd., Shaanxi Xi ’an 710200 )
Abstract: Hybrid Vehicle (HEV) is a research hotspot in the development of automotive industry. It is a technology to improve vehicle economy and reduce vehicle pollution. It also has broad application prospects for military vehicles emphasizing mobility, concealment and power. In this paper, the military application status of hybrid technology is taken as the research object, the basic configuration of hybrid vehicle is introduced, and some military vehicles based on hybrid technology are listed. According to the characteristics and configuration of hybrid technology of existing vehicles, the technical bottlenecks of hybrid technology applied in military vehicles at present are analyzed, focusing on the environmental adaptability, electromagnetic compatibility (EMC) and vehicle control strategy concerned by military vehicles. The development trend of hybrid power milita
ry development in the future is also analyzed. Considering from the use point of view, to meet the ultimate goal of the task, it not only inherits the advantages of the traditional power chassis, but also solves the shortcomings of the traditional power chassis, without bringing new technical, cost and reliability problems.  Keywords: Hybrid; Current status of vehicles; Militarization application risk; Trend of development CLC NO.: U461.2  Document Code: A  Article ID: 1671-7988(2019)20-234-03
角斗士多少钱前言
近年来，伴随着全球能源危机及污染的加剧，融合了内
作者简介：史小川，工程师，就职于陕西重型汽车有限公司，主要从事汽车电器系统开发。
史小川 等：混合动力技术军事化应用现状
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燃机汽车和电动汽车优点的混合动力电动汽车，成为新能源汽车的开发热点。而混合动力车辆由于其具有机动性强、纯电行驶隐蔽性好、高压电源可为武器系统提供动力等诸多优秀性能，各国也开始了军用混合动力车辆的研制工作。
1 混合动力汽车的分类
混合动力汽车的关键部件是混合动力系统，混合动力汽车根据不同的分类方式，其结构型式如下表1
所示：
表1  混合动力汽车的型式及特点
2 常见的混合动力汽车结构及原理
2.1 串联式混合动力
串联式混合动力动力系统由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，相当于在普通的电动车上加载了一台或多台辅助动力单元（APU ）。驱动原理见图1。
图1  串联式、并联式、混联式混合动力汽车驱动原理图
2.2 并联式混合动力
并联式混合动力只有一台电机，不能同时发电和驱动车轮，发动机与电动机共同驱动车轮的工况不能持久。持续加速时，电池的能量会很快耗尽，转成发动机单独驱动模式，驱动原理见图1。 2.3 混联式混合动力
混联式有两个电机，一个电动机仅用于直接驱动车轮，还有一个电机具有双重角：当需要极限性能的时候，充当
电动机直接驱动车轮，整车功率就是发动机、两个电机的功率之和；当电力不足的时候，就充当发电机，给电池充电，驱动原理见图1。
3 混合动力军用卡车国内外应用情况
军用卡车混合动力的产业化进程相对于乘用车辆来说，相对缓慢，国内外主要混合动力军用卡车发展及应用情况见表2。
表2  国内外主要混合动力军用卡车应用情况
4 军用车辆混合动力发展主要风险分析
对于军用车辆系统，无论底盘系统采用何种技术，最终都必须满足其作战性能指标的要求；不能因为某种新技术的应用，而弱化军用车辆的作战使命特征。军用车辆发展混合动力的主要制约因素有车辆的环境适应性、电磁兼容性、及
整车控制策略等。 4.1 整车控制需解决的问题
在混合动力整车系统中，对于电动机技术、转矩合成技术及整车控制策略技术对于混合动力汽车系统起着举足轻重的作用。电动机技术涉及电机的工作效率和能量回收策略等问题；转矩合成将发动机转
矩和电动机转矩耦合输出，以及多个电机转矩的耦合输出，对系统运行平稳性和可靠性有重大影响；整车控制策略技术，可以调节和控制功率流在不同元件间的流动，达到车辆系统最佳油耗、最低排放、最低系统成本及最好驱动性能。
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236由于整车动力输出功率的大小及方向，完全处于整车的
控制策略下执行，没有传统动力底盘在不同路面下行驶的自适应性。对于不同用途及使用环境的车辆，在整车的控制策略上可能会有很大差异，可能导致底盘系统控制系统软件通用化程度的降低，这也是混合动力技术在军用车辆中应用需权衡的技术问题。
4.2 电磁环境适应性
整车的EMC干扰问题，从相关实际经验及反馈信息来看，90%都来源于驱动电机及其控制器。其他干扰设备还有空调、DC/DC转换器、辅助DC/AC等电气设备，经分析驱动电机系统EMC问题突出有以下原因导致：（1）工作电压高（现有车载驱动电机系统大部分工作电压在300V以上）；（2）驱动电机及控制器开关幅值变化大（一般在1-3GV/s范围）；（3）三相UVW输出共模电流大（一般峰值在10-30A之间）。
现有设备主要的干扰方式为：辐射、传导。而军用车辆关心的外部射频电磁环境、大电流注入、静电电荷控制、雷电等方面均未进行相关测试或摸底试验。
4.3 军用车辆的环境适应性分析
军用车辆的使用环境见表3：
表3 军用车辆使用环境
根据军用车辆的使用环境需求，可能存在的风险主要为发电机、电动机、电池及控制模块的低温环境、高温环境、湿热环境适应性，国内现有商用及乘用车辆上所用部件性能基本上不满足军用车辆的使用要求。从技术应用上考虑，国内现在还没有能够完全满足军用车辆使用要求的混合动力系统部件，军用车辆混合动力技术的应用还有待混合动力电驱部件性能的进一步完善。
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5 军用车辆混合动力模式探索
军用车辆未来的发展趋势，从使用角度出发，其需求将是高可靠性、高机动性、高信息化、高安全性及高环境适应能力；从技术发展角度出发，其需求将是底盘上装系统的一体化设计、部件的通用化设计、系统的模块化设计并最终达到车型的平台化设计及系列化发展。
串联式混合动力方案，若电池持续发展，其功率密度能够满足车辆系统续驶里程的要求，将很容易将底盘系统转换纯电动模式车辆，底盘系统没有了APU系统，无论从底盘安装空间还是重量来说，都是现有并联式/混联式混合动力底盘无法比拟的，而且，底盘系统更容易实现系统模块化及车型的系列化发展。
并联式混合动力，从技术的特点来说，可以在短期内、低成本状态下实现军用车辆的混合动力化，而且该模式无论是通用车辆，还是专用车辆，均无整车布置方面的限制。对于越野状态，可以使用传动动力模式，有效避免电机的过载损坏；加速状态，电机辅助驱动，有效提高车辆系统的加速性能；同时车辆系统也具备静默功能。不足之处是车辆系统的总体布置依旧受传动部件结构及尺寸的限制，但其总成与现役装备车辆的总成通用化程度较高。
混联式混合动力，技术特点更优于并联式，具备了并联式的优点，同时也继承了并联式混合动力存在的不足。
6 结论
每种混合动力模式对于军用车辆来说，都不完美。所以在混合动力模式的选择上，我们可以基于装备系统的任务剖面，以满足任务为最终目的，对车辆底盘混合动力的模式灵活控制。既继承传统动力底盘的优势，解决传统动力底盘动力性的不足，同时又不带来新的技术、成本及可靠性问题。
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