基于純電驅(qū)動的蜈蚣輪增程式8輪驅(qū)動裝甲運輸車,歷經(jīng)17個月的時間業(yè)已完成,并順利通過各項性能測試,填補了我國在這一領(lǐng)域的空白(圖1)。這款特種用途增程式電動車在執(zhí)行任務(wù)時,既可以采用純電模式以低熱點工況運行,也可以采用混合動力模式以最佳經(jīng)濟油耗、最大續(xù)航里程運行。
圖1多輪驅(qū)動增程式電動裝甲運輸車
多輪驅(qū)動電動裝甲運輸車興起于上世紀(jì)90年代的西方國家。比較有代表性是美國電動演示車(AHED)、FCS-W概念車;法國的EDD電動演示車;瑞士的SEP輪式試驗車平臺以及南非的“大山貓”多輪電動車等。
不過,這類純電(BEV)裝甲運輸車存在先天缺點,即:續(xù)駛里程受車載儲能裝載電量的限制。因為,布置空間、有效載荷與電池裝載量,是一組難以克服的矛盾。
采用圖2所示的增程式電動方案,可以將同樣規(guī)格車輛的柴油機排量和尺寸減半,既可以將騰出的布置空間和減輕的重量讓給電池,還可以為各種附屬用電設(shè)備提供充足電源,使一次蓄能的續(xù)駛里程大大延長。加之采用輪邊電機驅(qū)動的車輪,省去了傳動軸等復(fù)雜機械部件,使底盤結(jié)構(gòu)得以簡化并提高了車輛的通過性。尤其是對各個驅(qū)動輪的分布控制,使整車的動力性、通過性、經(jīng)濟型和安全性大大提高。
圖2增程式8輪電動裝甲運輸車概念圖
整車動力系統(tǒng)是通過整車控制器管理電機和控制器來實現(xiàn)的。智能控制系統(tǒng)可以滿足各個驅(qū)動輪實時輸出動力(牽引力、轉(zhuǎn)速等),在充分發(fā)揮電機轉(zhuǎn)矩響應(yīng)精確、快速等優(yōu)勢的前提下,提高了整車在各種工況下的力學(xué)運行水平。尤其是在執(zhí)行任務(wù)時可以選擇純電模式運行,大幅降低噪聲了車輛的噪聲和熱點溫度(60℃以內(nèi)),充分保證了車輛性能以及人員安全性等多樣化和個性化需求。
多輪驅(qū)動增程式電動車的核心技術(shù)在于,如何控制電機動作實現(xiàn)各個驅(qū)動車輪動力輸出的協(xié)調(diào)性。由于各個車輪在實際運行中不僅運動軌跡不同,而且每個車輪與路面接觸的附著力也不一樣,所以必須對各個驅(qū)動輪采用分布式獨立控制。
其中避免車輪滑轉(zhuǎn)的唯一對策是,根據(jù)每個車輪的工作狀態(tài),控制電機輸出與之對應(yīng)的轉(zhuǎn)速和牽引力。否則,不僅會導(dǎo)致輪胎非正常磨損,還會嚴(yán)重影響車輛行駛的平順性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性??梢苑浅?隙ㄕf,既然這臺8輪驅(qū)動的電機協(xié)調(diào)性毫無偏差,多倍數(shù)驅(qū)動車輪的協(xié)調(diào)性控制自然也不在話下。
圖3崎嶇道路模擬試驗
驅(qū)動電機所需動力來自車載儲能和增程器。采用獨特的增程式動力系統(tǒng)及優(yōu)化匹配技術(shù),使8輪驅(qū)動車可以根據(jù)使用環(huán)境和負(fù)荷分別以5種模式運行,即:純電模式、經(jīng)濟模式、常規(guī)模式、動力模式和自動停機等工況之間進(jìn)行手動/自動切換,具有整車能量消耗最低、動力響應(yīng)性更好、實用性最強、環(huán)境友好性俱佳等優(yōu)點。
所配內(nèi)燃機排量比同類型傳統(tǒng)車型減少1/2左右,內(nèi)燃機與發(fā)電機組合而成的發(fā)電單元,相當(dāng)于一臺為純電驅(qū)動系統(tǒng)間歇供電的發(fā)電機組,與車載儲能裝置分別或者共同為純電驅(qū)動單元供電。通過對多工況點的定負(fù)荷控制,確保內(nèi)燃機始終以最佳能耗、最佳環(huán)保點工況輸出電力。
車載儲能裝置不僅是儲能和車輛慣性/制動能量回收的載體,同時起著輸出功率調(diào)峰的作用。運行時根據(jù)加速踏板踏下的速度和開度來滿足運行工況(載荷、車速、路況),像電動車那樣始終以純電動驅(qū)動方式運行。在執(zhí)行任務(wù)時或電量充足時,自動熄火以純電模式行駛。運行時根據(jù)純電驅(qū)動單元負(fù)荷,由增程器間歇發(fā)電確保電力驅(qū)動車輛行駛。
基于純電驅(qū)動的增程式多輪電動運輸車,不僅適用于各種復(fù)雜的道路和工況(圖3),還可以根據(jù)實際要求擴充車橋和車輪數(shù)量,進(jìn)行多軸和更多數(shù)量驅(qū)動車輪的模塊化組合,使驅(qū)動能力更大、承載能力更強、適用范圍更廣。