伴随着克莱斯勒与美国国家环境保护局的合作，液压混合动力系统将会首次应用到乘用车市场。但是与纯电动车和混合动力车型相比，液压混合动力系统的优点和缺点究竟是什么？相关液压系统及蓄能器的安全度、可靠性以及保养成本如何？这些都是我们非常关注的问题。

    为此，《品质汽车》记者独家专访了为国家环境保护局的液压混合动力技术开发提供技术支持和咨询长达15年之久的美国西南研究院高级工程师格列·温德尔（Glenn Wendel）。谦逊、严谨，这是温德尔在采访过程中留给本刊记者的最深印象

    采访人：《品质汽车》记者 贾江伟

    对话人：美国西南研究院 车辆研究分院高级工程师 格列·温德尔（Glenn Wendel）

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    即使拥有目前最先进的电池技术，电动车依然不能取代传统的燃油车

    电动车目前的发展速度远比20年前设想的慢

    《品质汽车》：目前，新能源汽车已经成为汽车产业发展的必然选择，包括中国、美国、欧盟和日本在内的众多国家和地区都制定了各自的新能源汽车发展规划。其中，纯电动车型和混合动力车型备受青睐，您如何看待新能源汽车的未来发展方向？

    Glenn Wendel：今天，电动车（EV）的发展速度远比20年前设想的要慢，技术还不够成熟。实现之前的预想，需要在电池技术上有大的突破，才能达到相当的能量储蓄能力，使车辆有较长的续航旅程，并且在经济和成本上具有可行性。

    目前，大多数生产的纯电动车应用在仅需短途驾驶的有限市场上。虽然在过去的数年里，电池技术取得了长足的进步，政府和工业界也进行了巨额的投资，造就了今天锂电池在汽车市场的应用。但是，即使拥有目前最先进的电池技术，电动车依然不能取代传统的燃油车辆。

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    HEV和PHEV的发展速度仍将缓慢，碳氢燃料的汽车将在可预见的将来主宰市场

    如果回收处理不当，越符合高能密度的电池材料，越具污染性

    《品质汽车》：我们注意到，一些专家也提到了纯电动车在发展过程中所面临的一些难题，比如行程短、可靠性和效率低、价格高、电池污染和相关的技术难题。

    Glenn Wendel：是的，你们的观察很准确，这些问题都非常值得关注。低能量密度与生物燃料相比，会导致如行程短的问题。电池可靠性也在很大程度受到放电深度、充电速率的影响。大多数HEV（混合动力电动汽车）限制充电水平在总容量的一个较小范围内，以便延长电池寿命。而且电池充电率和放电率也同样影响着它的寿命和效率。汽车制造商限制着充电和放电率，换句话说，他们限制着电池动力，以保证其良好的工作效率和可靠性。我们还需要注意，电池效率和蓄能能力在低温下会降低。此外，废旧电池的污染也是个难题。总的来说，如果回收处理不当，越符合高能密度的电池材料，越具污染性。

    《品质汽车》：你怎么点评混合动力车的整体发展趋势？你们目前的研究重点在哪些地方？

    Glenn Wendel：就目前几大主要汽车生产商供应的未来动力车型来看，混合电动车辆的发展已大大缩小了与传统燃料车辆的差距。使用充电电池的插电式混合电动车（PHEV）已经被用到了短途距离运输上，但是它需要装备一个较小的内燃发动机为更长的旅程提供动力。

    由于重型商用车辆需要更多的动力，所以很少使用混合电动技术。而且能提供足够动力的电池非常的昂贵，需要提供全面的强大动力，为重型商用车加速或在再生制动中蓄能。因此，采用混合动力的重型商用车大多采用专门设计的弱混技术。

    商用车HEV混合动力的应用目前处在生产的初期阶段，这中间初始成本是最大的障碍，需要政府补贴以抵消成本。HEV技术目前最主要的应用还是在公交车。

    电池技术的重大突破和充电基础设施的开发，是发展纯电动车的基础。我认为，HEV和PHEV的发展速度仍将缓慢，碳氢燃料的汽车将继续在可预见的将来主宰市场，但燃油效率和排放水平将得到不断改善。

    美国西南研究院已经完成了相当数量的混合动力电动汽车技术和预生产的样机。近期，我们的工作重点放在支持产业汽车建模与仿真、电池检测和车辆测试等。

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    总的来说，液压蓄能器效率高于电池

    一般液压零部件比电动零部件功率密度要高得多

    《品质汽车》：我们观察到，西南研究院多年前就已经提出了一个发展新能源汽车的新技术——液压混合动力，并积极进行推广和试验，取得了很大的成效。请简单介绍一下这项技术。与纯电动汽车和混合动力汽车相比，它的优点和缺点分别是什么？液压系统在城市中真的能够提高60%的经济燃油性吗？ 

    Glenn Wendel：液压混合动力车辆（HHV）使用蓄能器代替电池来储存能量。蓄能器是一个压力容器，可以存储高压气体，通常为氮气，液压油被挤压到容器后，气体被压缩，增大气压和油压，将能量存储下来。一个橡胶质内胆将用来防止油气混合。能量随液压油以液压传动液的形式传递，而非电压和目前使用的电线。液压马达转化液压能量为机械能，而电动马达是把电能转化为机械能。液压马达还可以转换操作，反过来将机械能转化为液压能量，类似电动马达可以被用作发电机一样。

    HHV可以是并联、串联或者类似HEV的多种模式的混联。液压混合动力优于电动系统的最大优势就是，一般液压零部件比电动零部件功率密度要高得多。同时，液压泵或者马达也较电动马达或者发电机要小得多。液压蓄能器有很高的功率密度，仅被液压油的流入流出速度所限制。液压泵或马达的效率峰值也优于电动马达或电动机，或者与之相同。液压蓄能器效率总体来说也比电池高。

    液压混合系统的最大弱点就是蓄能器的能量密度很低。蓄能器与相同大小的电池相比存储的能量有限，但是蓄能器并不取决于充电或放电的速度，即它的功率密度非常的高。在HHV系统上的蓄能器，通常被设计成合适的尺寸，用来存储足够的能量，使车辆可以一次提到一个合理的车速，在制动过程中进行能量的再存储。这就使HHV系统非常适合应用到重型车辆，比如公交车、货车、垃圾运输车辆及穿梭巴士等，它们需要在高动力水平时，进行许多制动操作。HHV燃料效率的提高，很大程度上有赖于负载工况。美国国家环境保护局的结论是在中型的包裹运输卡车的应用上得出的：在城市道路行使需要频繁的制动操作，所以燃油经济性的改善将比公路驾驶更加突出。在一般的包裹运送路线上，燃油经济性据报告显示提升了48%。

    美国国家环境保护局对包裹运输车辆的研究，采用的是串联液压混合系统。燃油经济性提高最主要是采用了再生制动，并且是在发动机最佳负载状态下运行的。大量额外的燃油经济性得到改善，则是在发动机熄火停车以后。另外，额外的改善是在将引擎熄火滑行或制动时产生的。

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    压缩天然气罐被优化改造应用倒HHV上，可承受高于压力且拥有更长寿命

    HHV仅需偶尔检查蓄能器内充气量，就像平常维护空调系统一样

    《品质汽车》：我仔细研读过你们关于液压混合动力车型的介绍，有一些疑问，很多尖端部件的应用是否会让蓄能器的成本非常高？整套液压系统的使用寿命有多久？蓄能器中的塑料泡沫究竟发挥什么作用？虽然氮气是惰性气体，但是安全性究竟高不高？氮气是否会腐蚀蓄能器，导致它的耐久性变差？后期维修保养是否便利，成本会不会很高？

    Glenn Wendel：目前商用蓄能器技术使用的是钢质压力罐，HHV使用此技术仅限于小型的蓄能器。新的蓄能器技术目前已经开发出来，它应用碳纤维来制造压力容器，比钢质材料要轻许多倍。而且制造成本对于商业应用也足够可行。高强度的碳纤维制造工艺已经得到了长足的发展和进步，为蓄能器制造成本的再降低创造了条件。

    HHV系统的寿命是非常乐观的。它是基于成熟的、稳定的工业用和施工设备的流体动力技术，也被改善后应用到汽车业制造中。高压复合蓄能器是在已被压缩天然气罐所开发和验证的技术基础上应用到汽车车辆上的。压缩天然气罐被优化改造应用到HHV上，可承受更高压力且拥有更长的寿命。

    美国西南研究院之前的研究表明，蓄能器中的发泡材料帮助蓄能器提高能量存储能力和效率。当液压油被抽到蓄能器中，氮气被压缩，气体温度随之升高。蓄能器在这种条件下运行，气体随容器外部散热开始冷却，同时油温下降。当气体冷却时，压力下降，能量有损失。在气体容积中加入发泡材料，可以减少热量传导，提升蓄能器的能量存储能力。

    所有高储能系统的安全性是首要任务，无论是承载汽油燃料的油箱还是存储电能的电池。对能源快速释放的任何形式，应该有严格的预防措施，对蓄能器的要求与车用压缩天然气容器差不多。在车辆寿命周期内，它们可以提供安全可靠的运行，蓄能器的压力释放部件将会在安全比例下，在压力过大或温度过高时释放气压。这些部件的内部也会有一个保险丝，如果液压线路出现断裂，将切断蓄能器外的液压油流。

    蓄能器中的氮气不具有腐蚀性，不会对蓄能器的寿命产生影响。HHV的额外维护成本应该是很低的。HHV仅需偶尔检查蓄能器内的充气量，就像平常维护空调系统。实际上，根据一些垃圾清运车上的使用报告显示，车辆保养成本随着制动系统寿命的延长而减少。

    《品质汽车》：我们注意到，你们的相关液压混合动力技术已经在美国进行了相应的试验，能否简单介绍一下它们的燃油效果？

    Glenn Wendel：美国西南研究院为进行试验和可行性研究开发了一些液压混合动力车辆，包括小型乘用车、大型越野车、重型卡车等。所有的试验都表明，HHV的燃油经济性有非常可观的提高。

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    液压混合动力车长期看来有非常好的市场前景

    克莱斯勒的项目是为了证明和评估液压混合动力技术在小型乘用货车上的应用

    《品质汽车》：根据我们掌握的最新消息，美国国家环境保护局已经携手汽车制造商克莱斯勒合作投入巨资测试一种用于小型货车的全新液压混合动力系统，很多人认为这对液压混合动力技术的应用是一个极大地鼓舞和肯定，标志着克莱斯勒第一次将液压混合动力系统应用于乘用车，您能否对克莱斯勒公司的举措作一个点评？目前是否还有其他汽车企业对这项技术表示了兴趣？

    Glenn Wendel：克莱斯勒的项目是为了证明和评估液压混合动力技术在小型乘用货车上的应用，这是任何汽车制造商应用新技术开发新产品的第一步。福特最近也报告了他们已经开始对液压混合动力在轻型卡车上的应用研究调查。我们非常高兴看到他们正在涉及美国西南研究院协助开发的HHV技术领域。

    《品质汽车》：最后一个问题，您认为液压混合动力车型的未来应用前景如何？液压混合动力系统最终应用于小型乘用车之上是否有可能？

    Glenn Wendel：我觉得液压混合动力车长期看来有非常好的市场前景，最早的应用将在中重型商用车辆上，因为这些车会进行更多的制动操作。当石油价格持续走高，HHV技术便会得到迅速的发展，系统的成本也终将会下降，使它具有更大的商业吸引力。这对小型乘用车一样适用，之前的研究就已经表明，液压混合乘用车的燃油经济性可以得到显著提升。随着电能储存技术的进步和突破，以及一些超电容等低成本部件的出现，液压混合动力将在市场上占有一席之地。当然，液压混合动力系统也并不是适合所有的车辆应用，但可以确信的是，它们的应用将为降低全球汽车的油耗和排放发挥重要的作用。

    （骐祯，少斌对此文亦有贡献）

《产品可靠性报告报》