軍用混合動(dòng)力越野汽車技術(shù)特點(diǎn)分析

林文志

摘 要：傳統(tǒng)的越野車在動(dòng)力性、通過(guò)性上還有待提高，且傳統(tǒng)越野車的油耗較高。越野車的混合動(dòng)力技術(shù)對(duì)我國(guó)現(xiàn)實(shí)情況下的資源問(wèn)題有著重要意義，混合動(dòng)力技術(shù)在越野車上應(yīng)用，既可以發(fā)揮傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，又發(fā)揚(yáng)了電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)，也避免了它們的缺點(diǎn)是當(dāng)今最具有實(shí)際開發(fā)意義的低排放和低油耗汽車。越野車最初的發(fā)展是應(yīng)用于軍事上，發(fā)展至今，越野車可分為軍用越野車和民用越野車等，本文主要研究對(duì)象是針對(duì)軍用車，混合動(dòng)力技術(shù)運(yùn)用于軍用越野車上，對(duì)提高我國(guó)軍隊(duì)的現(xiàn)代化建設(shè)，增強(qiáng)軍隊(duì)的綜合戰(zhàn)斗力具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力軍用越野汽車；電動(dòng)輪；動(dòng)力性；機(jī)動(dòng)性；串聯(lián)式

中圖分類號(hào)：U463 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.緒論

越野車一般隸屬于軍用汽車族，具有一定的越野行駛能力，其機(jī)動(dòng)性高、通過(guò)性及安全性好。越野車能在路況差或者根本沒(méi)有路的地區(qū)或戰(zhàn)場(chǎng)行駛，在軍事應(yīng)用中具有重要地位。軍用汽車是軍隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力中機(jī)動(dòng)能力的重要組成部分，混合動(dòng)力軍車的研制和開發(fā)將顯著提高軍隊(duì)機(jī)械化信息化水平和陸地作戰(zhàn)能力。混合動(dòng)力技術(shù)在軍用越野車上的應(yīng)用，可大大提高越野車性能。

2.混合動(dòng)力軍車的優(yōu)勢(shì)

混合動(dòng)力軍車具備傳統(tǒng)軍用越野車所不具有的優(yōu)勢(shì)及性能特點(diǎn)：

2.1 動(dòng)力提高?；旌蟿?dòng)力軍車，由于增加了電動(dòng)機(jī)，功率增加，扭矩也大大增加，這對(duì)于軍車來(lái)說(shuō)，意義較大。尤其是電動(dòng)機(jī)的低速大扭矩，對(duì)爬坡有好處，相比內(nèi)燃機(jī)的變速器，大大降低爬坡時(shí)變速器的機(jī)械磨損。

2.2 兩套動(dòng)力系統(tǒng)提高動(dòng)力可靠性。對(duì)并聯(lián)混動(dòng)動(dòng)力軍車來(lái)說(shuō)，由于有兩套動(dòng)力，任何一套出了故障不影響軍車的行駛，提高了軍車戰(zhàn)場(chǎng)生存能力和機(jī)動(dòng)性。

2.3 提高隱蔽性?，F(xiàn)代軍事武器都在想辦法隱身、降噪，內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)后，由于有排氣、煙、噪聲和其他熱源、紅外源等輻射源，很容易暴露在敵方肉眼、耳朵、雷達(dá)、熱紅外成像儀等下，而在純電動(dòng)模式下，就沒(méi)有內(nèi)燃機(jī)以上弊端或減少被偵探的測(cè)試源，特別是非常安靜、容易隱蔽，達(dá)到進(jìn)攻的突然性。

2.4 小電站。由于油電混合動(dòng)力軍車采用了比傳統(tǒng)動(dòng)力軍車更多的電池等儲(chǔ)能設(shè)備，這對(duì)于大量需要電力的軍事裝備（計(jì)算機(jī)、通信和生存設(shè)備等）提供了電力保障，成為移動(dòng)的電站。

基于混合動(dòng)力軍用越野車所具備的這些優(yōu)勢(shì)，各國(guó)紛紛研究發(fā)展混合動(dòng)力技術(shù)在軍用越野車上的應(yīng)用，混合動(dòng)力越野車是大勢(shì)所趨。

3.混合動(dòng)力軍用越野汽車的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 國(guó)外的混合動(dòng)力軍用越野汽車發(fā)展現(xiàn)狀。美國(guó)從20世紀(jì)90年代開始混合動(dòng)力越野車輛技術(shù)的研究，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，美國(guó)的混合動(dòng)力越野汽車已經(jīng)取得很大的成就。美國(guó)國(guó)防部委托美國(guó)陸軍“坦克汽車研究發(fā)展中心”（TARDEC）研發(fā)了“超輕型車”（ULV），目的是克服悍馬軍車存在的一些缺陷，為美軍研發(fā)下一代便攜式軍用卡車奠定技術(shù)基礎(chǔ)。ULV采用了油電混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特點(diǎn)節(jié)能高效，體型輕盈且耐用，解決了軍用汽車的油耗問(wèn)題，縮短了再次加油時(shí)間。

3.2 國(guó)內(nèi)的混合動(dòng)力軍用越野汽車發(fā)展現(xiàn)狀。我國(guó)的混合動(dòng)力軍車技術(shù)發(fā)展較慢，與國(guó)外的差距較大。但是在混合動(dòng)力汽車迅速發(fā)展的趨勢(shì)下，國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)也在積極研制混合動(dòng)力軍車。北汽集團(tuán)處于軍車開發(fā)團(tuán)隊(duì)中的領(lǐng)先者，研發(fā)出了油電混合動(dòng)力輕型越野車“勇士”，其采用柴油機(jī)、電動(dòng)機(jī)、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)油電電混合動(dòng)力系統(tǒng)方案，經(jīng)濟(jì)性適用性提高。留有外接充電接口的動(dòng)力電池經(jīng)過(guò)軸荷校核和匹配布置在左側(cè)中部地板下，而可再生燃料電池系統(tǒng)布置在車輛尾部。采取“各走一側(cè)的布置方式”的高低壓電氣線路，從而盡可能地降低了電磁因素干擾的影響。

通過(guò)比較，國(guó)內(nèi)的混合動(dòng)力軍車的發(fā)展較慢，與國(guó)外的差距較大。越野車向著更高動(dòng)力、較好燃油經(jīng)濟(jì)性和更好通過(guò)性發(fā)展。而混合動(dòng)力技術(shù)與電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)技術(shù)對(duì)越野車輛的機(jī)動(dòng)性、運(yùn)輸效率、燃油經(jīng)濟(jì)性和生存能力等性能的提高具有非常明顯的作用。

3.3 國(guó)外典型車型的技術(shù)特點(diǎn)分析：（1）美國(guó)FTTS（未來(lái)戰(zhàn)術(shù)卡車系統(tǒng)）。為了應(yīng)對(duì)現(xiàn)役車輛種類繁多、數(shù)量巨大、通用性差等問(wèn)題，美軍將FTTS分為FTTS-UV和FTTS-MSV兩類。美軍對(duì)FTTS的性能要求是反應(yīng)時(shí)間比現(xiàn)役軍車提高60%以上，油耗降低50%以上，機(jī)動(dòng)性提高25%以上，安全性和生存性提高15%以上，可靠性大幅度提升，可維護(hù)性有了質(zhì)的飛躍，從而提高野外維護(hù)和搶修的能力。FTTS車輛采用了大量先進(jìn)技術(shù)，包括混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立懸架系統(tǒng)、模塊化防護(hù)組件、貨物自動(dòng)裝卸系統(tǒng)、車載電子系統(tǒng)等。（2）FTTS-MSV。MSV采用8×8形式，車長(zhǎng)9.91m，整備質(zhì)量16.2t，總質(zhì)量28t。主發(fā)動(dòng)機(jī)為1臺(tái)294kW康明斯ISL柴油機(jī)，并聯(lián)1臺(tái)305kW的發(fā)電機(jī)。MSV的油耗降低至53L/100km，采用電驅(qū)動(dòng)后油耗降低了20%。該車發(fā)電機(jī)功率較大，可穩(wěn)定地提供200kW電力，所以在野戰(zhàn)條件下可作為臨時(shí)小型電站使用。MSV安裝了TAK-4獨(dú)立式懸掛系統(tǒng)，底盤高度可調(diào)。（3）澳大利亞Bushmaster。Bushmaster“大毒蛇”為防雷車，主要編配于陸軍部隊(duì)。該車具有很好的松軟地面通過(guò)性，采用混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，安裝1臺(tái)小發(fā)電機(jī)和超級(jí)電池，除了能夠節(jié)約燃料外，還能夠確保車輛在靜止或低速時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)隱蔽行駛。

4.混合動(dòng)力軍用越野汽車的技術(shù)展望

4.1 電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力軍車。根據(jù)前期研究和對(duì)國(guó)外混合動(dòng)力汽車綜合分析，提出：混合動(dòng)力越野車輛的最佳構(gòu)型方案，即采用“串聯(lián)混合動(dòng)力+電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)”的系統(tǒng)方案。該方案整車動(dòng)力系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電池、能量轉(zhuǎn)換器及驅(qū)動(dòng)車輪的輪轂電動(dòng)機(jī)組成。

采用串聯(lián)混合動(dòng)力技術(shù)與電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，可充分發(fā)揮串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)和電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)混合動(dòng)力越野汽車的一大發(fā)展趨勢(shì)。

4.1.1 串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的性能優(yōu)勢(shì)。越野車采用串聯(lián)式混合動(dòng)力技術(shù)后，為整車帶來(lái)了巨大的性能優(yōu)勢(shì)，可歸納為以下幾點(diǎn)。

（1）車輛加速性能與爬坡能力提高1倍以上。串聯(lián)混合動(dòng)力的短時(shí)大功率特性與電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)的峰值轉(zhuǎn)矩特性使車輛加速性能與爬坡能力得到極大提升。

（2）可靠性和可維護(hù)性好。由于混合動(dòng)力汽車總成的多能源特點(diǎn)以及電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)底盤的模塊化特點(diǎn)，使車輛執(zhí)行任務(wù)的可靠性得到提高且更便于維護(hù)。

（3）具有靜音行駛及執(zhí)行特殊任務(wù)的性能。串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的電池組可使車輛維持一定距離的純電動(dòng)行駛，可減小排放和紅外特征，提高生存能力。

4.1.2 電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，分析如下：

（1）具有無(wú)級(jí)變速特性，其特性優(yōu)于傳統(tǒng)車輛使用的自動(dòng)變速器或無(wú)級(jí)變速器。

（2）牽引力控制容易實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)車輛牽引力控制需要對(duì)整車動(dòng)力傳動(dòng)系及制動(dòng)系進(jìn)行綜合控制，而電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)車輛則可只控制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力即可實(shí)現(xiàn)牽引力控制，系統(tǒng)響應(yīng)快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)上易于實(shí)現(xiàn)。

（3）再生制動(dòng)效率高。各車輪均可進(jìn)行再生制動(dòng)，故其效率高于傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)形式，這對(duì)提高整車燃油經(jīng)濟(jì)性是非常重要的。

（4）驅(qū)動(dòng)形式可實(shí)時(shí)連續(xù)切換。越野車輛普遍采用多輪驅(qū)動(dòng)，采用電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)后，整車采用哪些車輪驅(qū)動(dòng)可由整車控制器根據(jù)行駛狀況實(shí)時(shí)切換，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)力最佳分配。

（5）具有原地轉(zhuǎn)向及滑動(dòng)轉(zhuǎn)向功能。由于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各輪沒(méi)有機(jī)械連接，可通過(guò)左右輪的正、反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)汽車?yán)@中心原地轉(zhuǎn)向；或通過(guò)一側(cè)車輪制動(dòng)另一側(cè)車輪驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)汽車滑動(dòng)轉(zhuǎn)向。若懸架結(jié)構(gòu)滿足要求，還可以實(shí)現(xiàn)側(cè)向平移。

4.2 無(wú)人地面車輛。各國(guó)從實(shí)戰(zhàn)使用中充分認(rèn)識(shí)到，無(wú)人地面車輛將成為未來(lái)地面作戰(zhàn)信息化裝備體系的重要組成部分，是減少人員傷亡的重要手段，是提高戰(zhàn)術(shù)精確打擊能力的有力保證，尤其是在戰(zhàn)術(shù)預(yù)警方面，靈活機(jī)動(dòng)的無(wú)人地面車輛能夠深入危險(xiǎn)地域和偵察盲區(qū)實(shí)施偵察，成為地面戰(zhàn)場(chǎng)信息獲取和傳輸?shù)闹匾b備，為地面作戰(zhàn)部隊(duì)提供更為詳盡的情報(bào)。

隨著武器裝備技術(shù)的進(jìn)步和作戰(zhàn)模式的變化，陸軍已經(jīng)由重裝備、強(qiáng)火力為特征的作戰(zhàn)部隊(duì)向輕便、反應(yīng)迅速、殺傷力高和高生存性的目標(biāo)部隊(duì)轉(zhuǎn)型，無(wú)人地面車輛作為信息技術(shù)與工業(yè)技術(shù)高度復(fù)合發(fā)展的產(chǎn)物，以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)（既能充分發(fā)揮車輛的性能，又不必考慮人員的后勤補(bǔ)給）越來(lái)越被重視。近幾年，隨著非傳統(tǒng)軍事威脅的增加及在城市、山地條件下執(zhí)行反恐任務(wù)的增加，士兵和有人裝備面臨的威脅更突然和致命，軍方迫切需要能夠代替戰(zhàn)斗人員完成部分作戰(zhàn)任務(wù)。并可有效降低人員傷亡的裝備，無(wú)人地面車輛因此獲得空前的發(fā)展機(jī)遇。

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