一种电—气串联混合动力客车动力系统的方案设计

作者：时间：2011-07-04来源：网络收藏

1 前言

随着能源危机和环境污染问题的日趋严重，近10年来全球各汽车制造商纷纷推出各种型式的电动汽车。混合动力汽车技术作为一项在短期内可有效降低汽车能源消耗和排放的汽车新技术，已经成为世界汽车行业研究焦点之一。我国科技部将其作为“十五”863重大专项的内容，目前混合动力汽车产品已进入国家公告程序，初步具备产业化条件。电一气串联混合动力汽车综合了混合动力汽车和天然气汽车的优势，进一步改善了车辆燃油经济性和排放性。

本文基于对电一气串联混合动力客车运行目标驾驶循环的分析，对其动力系统进行方案设计，以保证在满足车辆动力性要求的前提下，提高整车燃油经济性。

2 电-气串联混合动力客车整车参数和技术指标

所研究的电一气串联混合动力客车基础车型为长11.4 m的二级踏步城市客车，整车参数如表1所列。

3 混合动力系统结构

目前，混合动力电动汽车动力系统的结构主要分为串联式、并联式和混联式3种。由于城市公交车经常工作在行驶速度低、起停频繁的工况下，所以更适合采用串联式混合动力系统，以使发动机始终在最佳工作区域内运行，减少发动机燃油消耗和排放。同时，串联式混合动力汽车由于电机功率较大，有利于较多地回收制动能量［5〕。因此，本文研究的混合动力电动客车采用的是如图1所示的串联式动力系统。

研究所选择的发动机为压缩天然气发动机，燃料采用混氢压缩天然气（HONG），以获得更佳的排放性。发电机选择交流同步发电机。电动机选择交流电动机，通过电动机控制器连接到直流总线。由发动机、发电机及整流器组成APU（功率辅助单元），根据整车控制器的命令输出功率或关闭。蓄电池直接并联在直流总线上，以补偿APU输出功率与电动机输人功率的差值，并在制动过程中吸收反馈的制动能量。蓄电池选择镍氢蓄电池。

4 基于城市公交驾驶循环分析的零部件选型计算

与传统的内燃机汽车相比，混合动力汽车的能量经济性更易受到不同驾驶循环的影响。因此，必须选择能够较好地反映车辆实际运行条件的驾驶循环。本文以中国汽车技术研究中心承担的“863”项目“我国典型城市行驶工况”的研究成果“城市公交循环”为基础，进行零部件的选型计算。

HONG混合动力客车的零部件参数主要根据城市公交驾驶循环的需求来制定。图2所示为城市公交驾驶循环的工况数据，循环总运行时间为1304s，行驶里程为5.840km，最高车速为60km/h。