資源目錄里展示的全都有，所見(jiàn)即所得。下載后全都有,請(qǐng)放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問(wèn)可加】 摘 要 能源危機(jī)和環(huán)境污染是當(dāng)今世界可持續(xù)發(fā)展所面臨的兩大根本問(wèn)題，混合動(dòng)力汽車(chē)在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等方面具有綜合優(yōu)勢(shì)，是目前緩解這兩個(gè)問(wèn)題的有效途徑。城市客車(chē)在各個(gè)城市中承擔(dān)著人口流動(dòng)的任務(wù)，應(yīng)用廣泛，數(shù)量眾多。同時(shí)城市客車(chē)的運(yùn)行工況特殊，城市中信號(hào)燈多，站點(diǎn)之間距離短，運(yùn)行路線固定，城市客車(chē)頻繁的起步，加速，制動(dòng)，怠速時(shí)間長(zhǎng)，平均運(yùn)行速度低。由于汽車(chē)設(shè)計(jì)時(shí)需要滿(mǎn)足最高行駛車(chē)速和最大爬坡度等動(dòng)力性要求，需要裝備大功率發(fā)動(dòng)機(jī)，使得城市客車(chē)經(jīng)常處于功率過(guò)剩狀態(tài)，造成了嚴(yán)重的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染。 本文以運(yùn)用于城市公交系統(tǒng)的傳統(tǒng)客車(chē)6100為研究對(duì)象，將其改裝為混合動(dòng)力城市客車(chē)。本文首先分析并比較了串聯(lián)式、并聯(lián)式以及混聯(lián)式混合動(dòng)力客車(chē)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)、類(lèi)型和使用范圍，確定了混合動(dòng)力客車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布置型式；通過(guò)對(duì)我國(guó)典型城市公交車(chē)循環(huán)工況的分析，制定了混合動(dòng)力城市客車(chē)性能指標(biāo)，并對(duì)所研究的混合動(dòng)力客車(chē)的總體方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)，據(jù)此對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、傳動(dòng)系的參數(shù)進(jìn)行了匹配，初步確定了各部件的參數(shù)。 油電混合動(dòng)力汽車(chē)融合了傳統(tǒng)燃油汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)的優(yōu)點(diǎn)，具有傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)動(dòng)力性好和電動(dòng)汽車(chē)清潔環(huán)保的特點(diǎn)，能夠有效的降低能源消耗，減少污染排放，具有重要的研究意義。 關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力；城市客車(chē)；動(dòng)力系統(tǒng)；參數(shù)匹配；人機(jī)工程學(xué) ABSTRACT Energy shortage and environment pollution are two serious problems that can prevent the world from developing forward rapidly．In this case HEV’S(hybrid electric vehicle)are the key to solve the problems．It has advantages in many fields，such as technology, economy and environment City bus is bearing the task of the movement of the population. City bus is widely used and the number is large. The using condition of city bus is special、 there are many signal lights、 short distance between sites 、fixed routes, frequently starting, accelerating, braking, long idle time, low average speed and so on. As the vehicle needs to meet the requirement of the highest speed and maximum climbing degree while designing, usually a high-power engine is equipped, making the city bus in power surplus state, resulting in a serious energy waste and environment pollution. This paper bases on the traditional bus 6100 using in the city traffic system， and refit it to be HEB(hybrid electric bus)．The paper firstly analyzed and compared the drive structure，type and scope of application of SHEV,PHEV and PSHEV, and made sure the layout pattern of HEB drive system；by studying statistical data of typical Chinese city bus driving cycle，it formulated the performance index for HEB，and the study of hybrid bus design the overall program, according to the engine, motor, drive system matching parameters, initially set the parameters of each component. Hybrid electric vehicle combines the traditional fuel vehicles and pure electric vehicles advantages effectively reduce energy consumption and reduce emissions. It is meaningful to study on hybrid vehicles. Key words: Hybrid ；Electric Bus；Dynamic System；Parameter Matching; Ergonomic； I 第1章 緒 論 1.1 選題的背景和意義 電動(dòng)汽車(chē)的研究是從單獨(dú)依靠蓄電池供電的純電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)始的，純電動(dòng)汽車(chē)或零排放新燃料汽車(chē)無(wú)疑是我們的最終目標(biāo)，但目前純電動(dòng)汽車(chē)初始成本高，行駛里程較短。由于高效能蓄電池、燃料電泡及其系統(tǒng)均發(fā)展相對(duì)滯后，影響了純電動(dòng)汽車(chē)的商業(yè)化進(jìn)程；而燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)是在純電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程中有利于市場(chǎng)化而產(chǎn)生的一種新的車(chē)型。它將現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)與一定容量的儲(chǔ)能器件(主要是高性能電池或超級(jí)電容器)通過(guò)先進(jìn)控制系統(tǒng)相組合，可以大幅度降低油耗．減少污染物排放。國(guó)內(nèi)外普遍認(rèn)為它是投資少、選擇余地大、易于滿(mǎn)足未來(lái)排放標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能目標(biāo)、市場(chǎng)接受度高的主流清潔車(chē)型，從而引起各大汽車(chē)公司的關(guān)注，得到商業(yè)市場(chǎng)的響應(yīng)并迅速發(fā)展，混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力性能、燃料經(jīng)濟(jì)性以及廢氣排放效果的好壞，在很大程度上取決于車(chē)輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的合理匹配以及車(chē)輛行駛過(guò)程中對(duì)各部件的協(xié)調(diào)控制。傳統(tǒng)燃油汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)使用工況多數(shù)是偏離其最佳工作區(qū)域，未能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的最佳匹配，因此，通過(guò)合理匹配混合動(dòng)力汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，制定適合于車(chē)輛行駛工況的控制．對(duì)于提商汽車(chē)行駛效率，降低燃油消耗和尾氣排放具有較大的潛力，是一個(gè)值得研究的課題。對(duì)于汽車(chē)的動(dòng)力性能和燃料經(jīng)濟(jì)性水平，通常是在進(jìn)行實(shí)車(chē)道路試驗(yàn)之后給予最后評(píng)價(jià)，這樣做不但周期長(zhǎng)，成本高，而且在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段對(duì)整車(chē)及各總成方案的確定、結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇、傳動(dòng)系參數(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配等具有一定的盲目性可能遺漏較優(yōu)的方案，造成浪費(fèi)。如果在設(shè)計(jì)階段，根據(jù)有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)利用計(jì)算機(jī)仿真模擬對(duì)汽車(chē)動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行預(yù)測(cè)，可以考察驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)是如何影響汽車(chē)動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。此外，按預(yù)定的程序模擬各種行駛工況，包括瞬變的非穩(wěn)定工況，能全面地預(yù)測(cè)汽車(chē)在多種工況下的動(dòng)力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài) 1、國(guó)際發(fā)展趨勢(shì) 目前世界各國(guó)都在積極推進(jìn)混合動(dòng)力公交客車(chē)的開(kāi)發(fā)和運(yùn)營(yíng)。美國(guó)紐約在1998年提供首批10輛串聯(lián)式混合動(dòng)力公交客車(chē)的示范運(yùn)營(yíng)，目前有超過(guò)500輛此類(lèi)客車(chē)在紐約、多倫多和舊金山等城市應(yīng)用。在西雅圖通用公司首先推出了并行式混合動(dòng)力公交客車(chē)進(jìn)行運(yùn)營(yíng)，目前《城市公用事業(yè)》共有400余輛車(chē)在包括休斯頓、紐約、洛杉磯、西雅圖等超過(guò)28個(gè)北美城市運(yùn)行，今年該公司已獲得美國(guó)境內(nèi)各城市超過(guò)1 500臺(tái)訂單。在日本，豐田、本田等汽車(chē)業(yè)巨頭都投入巨大的人力和財(cái)力發(fā)展混合動(dòng)力公交客車(chē)，并已經(jīng)推出數(shù)款車(chē)型。 2、國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 我國(guó)目前十分重視混合動(dòng)力車(chē)的研制和開(kāi)發(fā)，國(guó)家召開(kāi)的863電動(dòng)汽車(chē)會(huì)議上，混合動(dòng)力汽車(chē)在中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)的研究發(fā)展中，被確定為優(yōu)先發(fā)展的對(duì)象。大會(huì)通過(guò)的《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006～2020年)》明確把新能源汽車(chē)列為68項(xiàng)優(yōu)先主題之一?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)作為“從現(xiàn)實(shí)的緊迫需求出發(fā)，著力突破重大關(guān)鍵技術(shù)和共性技術(shù)，支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展”的一項(xiàng)技術(shù)，是符合“選擇具有一定基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì)、關(guān)系國(guó)計(jì)民生和國(guó)家安全的關(guān)鍵領(lǐng)域，集中力量、重點(diǎn)突破，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展”要求的。國(guó)內(nèi)東風(fēng)集團(tuán)、一汽集團(tuán)、上汽集團(tuán)、廣州客車(chē)廠、深圳五洲龍、長(zhǎng)沙聯(lián)合公司、宇通、金龍、福田、申龍等已成功開(kāi)發(fā)出產(chǎn)品或樣車(chē)。其中，2003年12月東風(fēng)公司率先投入10輛并聯(lián)式混合動(dòng)力公交客車(chē)，在武漢510路上進(jìn)行示范運(yùn)行。在成功示范運(yùn)行兩年后，2005年12月，首批下線的15臺(tái)東風(fēng)EQ6100HEV混合動(dòng)力電動(dòng)公交客車(chē)交付武漢市公交公司，在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)}昆合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)商業(yè)化銷(xiāo)售，開(kāi)通了國(guó)內(nèi)首條混合動(dòng)力綠色公交專(zhuān)線。2005年12月，一汽集團(tuán)首輛混合動(dòng)力公交客車(chē)在無(wú)錫客車(chē)廠駛下裝配線。在深圳和株洲，串聯(lián)式混合動(dòng)力公交客車(chē)也已經(jīng)進(jìn)入了示范運(yùn)營(yíng)階段。在關(guān)鍵零部件方面，研制了3個(gè)系列的混合動(dòng)力客車(chē)用主電機(jī)產(chǎn)品，多能源控制系統(tǒng)研發(fā)單位與整車(chē)企業(yè)聯(lián)合開(kāi)發(fā)整車(chē)多能源控制器，配置16種不同的整車(chē)。在標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試方面，我國(guó)已頒布混合動(dòng)力汽車(chē)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)6項(xiàng)，混合動(dòng)力汽車(chē)測(cè)試方法、試驗(yàn)規(guī)程報(bào)告2項(xiàng)。上海經(jīng)過(guò)“十五”期間，已完成“申新動(dòng)1號(hào)”混合動(dòng)力大客車(chē)概念樣車(chē)的開(kāi)發(fā)、“海威”混合動(dòng)力轎車(chē)樣車(chē)及其他自主品牌混合動(dòng)力轎車(chē)的研制工作?，F(xiàn)在上汽集也正在積極推進(jìn)插電式混合動(dòng)力轎車(chē)與大客車(chē)的研發(fā)。相對(duì)國(guó)內(nèi)其他地方，上海的混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)展起步雖晚，但起點(diǎn)高，現(xiàn)已進(jìn)入第2輪開(kāi)發(fā)階段，在轎車(chē)和客車(chē)領(lǐng)域都有樣車(chē)面世，相關(guān)技術(shù)和車(chē)輛還有待通過(guò)一定數(shù)量的示范運(yùn)營(yíng)，在科學(xué)評(píng)判各類(lèi)混合動(dòng)力汽車(chē)的優(yōu)、劣勢(shì)后，最終選擇比較適合城市運(yùn)營(yíng)和技術(shù)發(fā)展的路線，為加速我國(guó)混合動(dòng)力汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)。目前國(guó)內(nèi)的混合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)已經(jīng)逐漸走向示范運(yùn)營(yíng)和市場(chǎng)推廣，但是其關(guān)鍵零部件的性能和可靠性還有待提高。且混合動(dòng)力車(chē)相對(duì)于原型內(nèi)燃機(jī)車(chē)成本還較高，將成為混合動(dòng)力公交客車(chē)市場(chǎng)化的一大障礙。此外，當(dāng)前混合動(dòng)力汽車(chē)方案較多，但是測(cè)試手段短缺，尚不能通過(guò)試驗(yàn)評(píng)估與優(yōu)化，因此測(cè)試基地建設(shè)也需加強(qiáng)。 發(fā)展混合動(dòng)力大客車(chē)的優(yōu)勢(shì)發(fā)展混合動(dòng)力城市公交客車(chē)，不僅有助于實(shí)現(xiàn)環(huán)境與交通的健康發(fā)展，構(gòu)建一流的城市交通環(huán)境，更可能實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)突破，掌握核心技術(shù)，在制定電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方面擁有更大的發(fā)言權(quán)和主動(dòng)權(quán)，從而在新一輪的競(jìng)爭(zhēng)中處于領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)地位。同時(shí)，混合動(dòng)力車(chē)要想在我國(guó)真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，混合動(dòng)力公交客車(chē)也許就是這個(gè)產(chǎn)業(yè)的突破點(diǎn)?；旌蟿?dòng)力公交客車(chē)必須以傳統(tǒng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)為依托，不能脫離傳統(tǒng)整車(chē)單獨(dú)發(fā)展。我國(guó)客車(chē)工業(yè)的基礎(chǔ)較為雄厚，無(wú)論是車(chē)身、底盤(pán)等關(guān)鍵總成還是零部件配套體系，都有著日積月累的經(jīng)驗(yàn)和優(yōu)勢(shì)。因而集成現(xiàn)有客車(chē)工業(yè)的優(yōu)勢(shì)資源，有利于迅速打造我國(guó)混合動(dòng)力客車(chē)自主品牌。混合動(dòng)力具有先天優(yōu)勢(shì)，目前我國(guó)城市中行駛的燃油公交客車(chē)和城市團(tuán)體旅游客車(chē)是城市交通的主要污染源，極大地影響了城市形象和城市環(huán)境建設(shè)，因此，更新城市公交客車(chē)成為打造“綠色城市”的重要舉措。近年來(lái)，我國(guó)各大中城市公交客車(chē)年更換數(shù)量在4 700輛至6 200輛左右，并且以每年17％一23％的幅度增長(zhǎng)。2008年前后由于中小城市的跟進(jìn)，公交客車(chē)的需求有望達(dá)到每年3萬(wàn)輛，其中一部分裝備混合動(dòng)力是完全有可能的。當(dāng)然，要大力發(fā)展混合動(dòng)力，降低成本是首要問(wèn)題。對(duì)于混合動(dòng)力客車(chē)，進(jìn)行推廣的最大障礙是高昂的成本，包括一次性購(gòu)車(chē)成本和使用成本。目前，我國(guó)城市公交大部分還是由政府進(jìn)行補(bǔ)貼運(yùn)營(yíng)，這也相對(duì)減輕了混合動(dòng)力客車(chē)的商業(yè)化難度，有利于示范和推廣應(yīng)用。混合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)已經(jīng)成為世界汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。隨著全球氣候逐步惡化、城市大氣污染加劇和石油資源過(guò)度消耗，環(huán)保與節(jié)能已經(jīng)成為世界的焦點(diǎn)，發(fā)展節(jié)能型、環(huán)保型汽車(chē)已成為世界汽車(chē)工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的重要方向和汽車(chē)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，研發(fā)和推出一系列有商業(yè)應(yīng)用價(jià)值的環(huán)保、節(jié)能混合動(dòng)力汽車(chē)已經(jīng)并將在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)成為世界汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的主流和趨勢(shì)?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)是新一輪競(jìng)爭(zhēng)的切人點(diǎn)，也是民族汽車(chē)工業(yè)健康發(fā)展的保證，為我國(guó)汽車(chē)工業(yè)提供了跨越式發(fā)展的契機(jī)。雖然我國(guó)的混合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)研究起步相對(duì)較晚，與世界領(lǐng)先的混合動(dòng)力技術(shù)有一定的差距，但從世界范圍來(lái)看，混合動(dòng)力汽車(chē)產(chǎn)業(yè)目前還處于起步階段，與傳統(tǒng)的燃料汽車(chē)技術(shù)相比，我國(guó)在混動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域差距相對(duì)較小，這為我們趕超國(guó)際先進(jìn)水平提供了一個(gè)平臺(tái)，為我國(guó)民族汽車(chē)工業(yè)堅(jiān)持自主創(chuàng)新，打造民族品牌，提供了一個(gè)良機(jī)。 1.3研究?jī)?nèi)容與方法 混合動(dòng)力汽車(chē)有兩套動(dòng)力系統(tǒng)，因此具有高度的復(fù)雜性，而正是這種復(fù)雜性為混合動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了更大的空間。本論文主要研究?jī)?nèi)容主要為客觀評(píng)價(jià)混合動(dòng)力城市客車(chē)采用各種驅(qū)動(dòng)型式時(shí)的優(yōu)劣，然后確定動(dòng)力總成的結(jié)構(gòu)方案，系統(tǒng)研究混聯(lián)混合動(dòng)力總成及其應(yīng)用，比較混合動(dòng)力客車(chē)各種驅(qū)動(dòng)方式，提出混聯(lián)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式及對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)中電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的部件選型，從而實(shí)現(xiàn)不同的驅(qū)動(dòng)模式。 第2章 混合動(dòng)力城市客車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選型 2.1 混合動(dòng)力客車(chē)的分類(lèi) 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)提高燃油經(jīng)濟(jì)性分析，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)之所以節(jié)能，很大程度與它的控制策略，動(dòng)力系統(tǒng)的匹配，及工況的特點(diǎn)有很大的關(guān)系，所以說(shuō)不同驅(qū)動(dòng)方式燃油經(jīng)濟(jì)性是不同的，但總體來(lái)說(shuō)，混合動(dòng)力電幼汽車(chē)之所以節(jié)能是以下原因： 1、限制發(fā)動(dòng)機(jī)怠速；公交車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)平均約有20％的時(shí)間處于怠速狀態(tài)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速或車(chē)輛減速時(shí)將其關(guān)閉能降低大約5％～8％的燃油消耗。與傳統(tǒng)的起動(dòng)電機(jī)相比，混合動(dòng)力汽車(chē)采用的大功率電動(dòng)機(jī)能快速起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)燃油噴射技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)有效解決了發(fā)動(dòng)機(jī)快速起動(dòng)問(wèn)題。3～5kW的電機(jī)在O．5s之內(nèi)就可以把發(fā)動(dòng)機(jī)拖動(dòng)到正常怠速轉(zhuǎn)速之上，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)才開(kāi)始工作，就降低了油耗，減少了燃料的不完全燃燒及由此引起的HC排放。 2、制動(dòng)能量回收；傳統(tǒng)車(chē)輛在減速或者制動(dòng)時(shí)，大部分的車(chē)輛動(dòng)能都以制動(dòng)蹄片的摩擦、發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械摩擦和泵氣損失等各種形式消耗掉了?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)采用電機(jī)可以回收車(chē)輛的部分動(dòng)能。制動(dòng)能量回收的多少與電機(jī)的功率很儲(chǔ)能裝置的容量有關(guān)。10～20kW的電機(jī)足以回收大部分可回收的車(chē)輛動(dòng)能。制動(dòng)能量回收的比例必須與車(chē)輛摩擦制動(dòng)時(shí)消耗的能量一致，否則駕駛員進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，車(chē)速會(huì)下降太快或者發(fā)生點(diǎn)頭。制動(dòng)能量回收一般在車(chē)速為16km／h以下時(shí)不起作用，因?yàn)榈退贂r(shí)的制動(dòng)能量回收也易造成車(chē)輛點(diǎn)頭。 3、降低發(fā)動(dòng)機(jī)排量；車(chē)輛行駛時(shí)并不總是需要發(fā)動(dòng)機(jī)提供峰值功率。在混合動(dòng)力系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)能為發(fā)動(dòng)機(jī)提供功率輔助，使在降低發(fā)動(dòng)機(jī)的排量時(shí)而不影響車(chē)輛的動(dòng)力性。在給定的負(fù)荷下，排量小的發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦損失、熱損失和泵氣損失都比較小。 4、提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率；發(fā)動(dòng)機(jī)在低負(fù)荷時(shí)效率很低，采用混合動(dòng)力系統(tǒng)可以使發(fā)動(dòng)機(jī)盡量工作在高效區(qū)，主要原因是：電機(jī)能在低速和低負(fù)荷時(shí)提供助力，使發(fā)動(dòng)機(jī)在停車(chē)、怠速等工作效率較低的情況下關(guān)閉，減少油耗和降低排放(基本零排放)；車(chē)輛在高速行駛時(shí)，由于電機(jī)的高轉(zhuǎn)矩特性使發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速較低、效率較高時(shí)仍能維持足夠的加速度，電機(jī)助力也可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)工況；電機(jī)和變速器的優(yōu)化匹配使發(fā)動(dòng)機(jī)可以運(yùn)行于高效的工況區(qū)域：電機(jī)的助力便于在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)采用一些革新技術(shù)。 5、提高發(fā)動(dòng)機(jī)附件的工作效率；在混合動(dòng)力系統(tǒng)中提高發(fā)動(dòng)機(jī)附件的效率也可以提高車(chē)輛的燃油經(jīng)濟(jì)性，例如空調(diào)壓縮機(jī)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵和水泵。目前，大部分的發(fā)動(dòng)機(jī)附件都是通過(guò)皮帶、齒輪、鏈條等與發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械連接，靠發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，效率很低，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)這些附件時(shí)可以使其相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)獨(dú)立地工作。同時(shí)傳統(tǒng)車(chē)輛的電器附件最高電壓只有14V，電路系統(tǒng)的損耗較大，導(dǎo)線的成本也較高而混合動(dòng)力系統(tǒng)采用高壓電，減少了能量損失。 2.1.1 串聯(lián)式混合動(dòng)力城市客車(chē) 串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)如圖2.1所示，串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)Series Hybrid Electric Vehicle(SHEV),由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)3部分組成，它們之間以串聯(lián)的方式聯(lián)結(jié)，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，電能通過(guò)控制器輸送到電池或電動(dòng)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)通過(guò)變速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)。小負(fù)荷時(shí)由電池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)車(chē)輪，大負(fù)荷時(shí)通發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。串聯(lián)式結(jié)構(gòu)適用于城市內(nèi)頻繁起步和低速行駛工況，可以將發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)整在最佳工況點(diǎn)附近穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)調(diào)整電池和電動(dòng)機(jī)的輸出來(lái)達(dá)到調(diào)整車(chē)速的目的。使發(fā)動(dòng)機(jī)避免了怠速和低速運(yùn)轉(zhuǎn)的工況，從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，減少了廢氣排放。但是它的缺點(diǎn)是整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)功率儲(chǔ)備大，需要功率足夠大的電動(dòng)機(jī)。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能需要轉(zhuǎn)化為電能再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，幾經(jīng)轉(zhuǎn)換，效率降低。 蓄電池 逆變器 電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)軸 發(fā)電機(jī) 發(fā)動(dòng)機(jī) 圖2.1 SHEV結(jié)構(gòu)示意圖 SHEV的優(yōu)點(diǎn): (1)SHEV只有驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特點(diǎn)更加趨近于EV。從總體結(jié)構(gòu)上看比較簡(jiǎn)單，易于控制，三大動(dòng)力總成之聞沒(méi)有機(jī)械聯(lián)系，在電動(dòng)汽車(chē)上布置起來(lái)有較大的自由度，可以獨(dú)立地布置。 (2)此外，SHEV中的發(fā)動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)組中的發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)可以不受汽車(chē)行駛工況的影響，能在穩(wěn)定、高效、低油耗、低污染的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，因此SHEV具有更好的排放性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。 (3)在繁華市區(qū)行駛時(shí)，可以單獨(dú)以動(dòng)力電池組為動(dòng)力源，實(shí)現(xiàn)“零排放’行駛。當(dāng)動(dòng)力電池組電量不足時(shí)，可以通過(guò)發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電能給電池充電，這樣就可以進(jìn)一步提高燃油經(jīng)濟(jì)性。 SHEV的缺點(diǎn): (1)SHEV由于僅依靠驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率和扭矩必須能夠滿(mǎn)足汽車(chē)的動(dòng)力性能，克服汽車(chē)在行駛過(guò)程中的最大阻力，因此驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率要求較大，外形尺寸較大，質(zhì)量也較重。因此整個(gè)系統(tǒng)的規(guī)模龐大，增加了車(chē)輛成本及機(jī)構(gòu)布置難度。一般在轎車(chē)上很少采用串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)，串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)主要應(yīng)用于大型客車(chē)上。此外驅(qū)動(dòng)電機(jī)由于不是經(jīng)常在滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，因此效率較低。 (2)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?、電和放電都有能量損失，能量幾經(jīng)轉(zhuǎn)換，電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能、電池的充發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的能量利用率比較低。 2.1.2 并聯(lián)式混合動(dòng)力城市客車(chē) 并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)Parallel Hybrid Electric Vehicle(PHEV)可以利用發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，如圖2.2所示，發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)分屬兩套系統(tǒng)，可以分別獨(dú)立地向汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)提供扭矩。發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)變速箱驅(qū)動(dòng)汽車(chē)，電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)蓄電池及電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)耦合同時(shí)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)。在PHEV上可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式， 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式和發(fā)動(dòng)機(jī)-驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng)模式3種驅(qū)動(dòng)模式。發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)各自的功率，可以是PHEV的最大驅(qū)動(dòng)功率的0．5～l倍，兩大動(dòng)力總成的功率可以疊加，因此可以采用較小功率的發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，使整個(gè)動(dòng)力總成的尺寸較小，質(zhì)量較輕，造價(jià)也較低。 蓄電池 逆變器 電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)軸 發(fā)動(dòng)機(jī) 耦合器 圖2.2 PHEV的結(jié)構(gòu)示意圖 PHEV的優(yōu)點(diǎn): (1)PHEV的基本驅(qū)動(dòng)模式是發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，由于發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能可贏接輸出到汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋，沒(méi)有機(jī)械能一電能一機(jī)械能的轉(zhuǎn)換過(guò)程，與串聯(lián)式布置相比，能量綜合效率較高。 (2)在車(chē)輛需要最大輸出功率時(shí)(即加速或爬坡時(shí))，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可向汽車(chē)提供額外的輔助動(dòng)力，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的功率也可以選擇得比較小，汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性也相應(yīng)地提高。 (3)由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)僅在車(chē)輛輸出大功率時(shí)提供輔助動(dòng)力，因此驅(qū)動(dòng)電機(jī)的尺寸和體積也要小得多。此外，PHEV比SHEV少一個(gè)發(fā)電機(jī)，因此汽車(chē)的質(zhì)量也相對(duì)較輕。 PHEV的缺點(diǎn): (1)由于基本驅(qū)動(dòng)模式是發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，故需要配備與內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相同的傳動(dòng)系統(tǒng)，在總布置上基本與內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相同，動(dòng)力性能接近內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)有害氣體的排放高于串聯(lián)式。 (2)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式需要裝置離合器、變速器、傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)器等傳動(dòng)總成，另外還有驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電池組，以及動(dòng)力組合器等裝置，因此使動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布置和控制也更加困難。 (3)發(fā)動(dòng)機(jī)與車(chē)輛驅(qū)動(dòng)輪間有直接的機(jī)械連接，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況不可避免地受到汽車(chē)具體行駛工況的影響，要維持發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳工作區(qū)工作，則控制系統(tǒng)和控制策略較復(fù)雜。 2.1.3 混聯(lián)式混合動(dòng)力城市客車(chē) 混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)Split Hybrid E1ectric Vehicle(PSHEV)是綜合SHEV和PHEV結(jié)構(gòu)特點(diǎn)組成的，由發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)3大動(dòng)力總成組成，如圖2.3所示，PSHEV兼有SHEV和PHEV的優(yōu)點(diǎn)，可以組合成更多種形式的混合驅(qū)動(dòng)模式，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)等部件進(jìn)行更多的優(yōu)化匹配，從而在結(jié)構(gòu)上保證在更復(fù)雜的工況下使系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)。進(jìn)而，車(chē)輛的整備質(zhì)量可以降低，而且性能更加完善，經(jīng)濟(jì)性更好，在動(dòng)力性能方面接近和達(dá)到內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的水平，有害氣體的攤放更少，達(dá)到“超低污染"的標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)最具影響力。 蓄電池 逆變器 電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)軸 發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)電機(jī) 圖2.3 PSHEV的結(jié)構(gòu)示意圖 PSHEV的優(yōu)點(diǎn): (1)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作不受汽車(chē)行駛狀況影響，總是在最高效率狀態(tài)下工作或自動(dòng)關(guān)閉，使汽車(chē)在任何時(shí)候都可實(shí)現(xiàn)低排放及超低油耗，達(dá)到環(huán)保和節(jié)能效果。 (2)車(chē)輛的最大輸出功率相當(dāng)于三個(gè)動(dòng)力裝置共同組成混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)汽車(chē)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率之和。因此發(fā)動(dòng)機(jī)排量可減少，電動(dòng)機(jī)功率可降低，其體積減少，而且加速性能很好。 (3)配有專(zhuān)用電動(dòng)/發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，所以對(duì)電池的依賴(lài)較少。 PSHEV的缺點(diǎn): 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制策略過(guò)于復(fù)雜，控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)難度大，部件性能要求高，設(shè)計(jì)加工困難，而且成本很高。 2.2 混合動(dòng)力城市客車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇 2.2.1 混合動(dòng)力城市客車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)比 混合動(dòng)力客車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜多變，如何從各個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中選擇合適的結(jié)構(gòu)，我們就要對(duì)各種形式的混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析： 1、串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，同時(shí)控制策略也不復(fù)雜，開(kāi)發(fā)難度較小，可開(kāi)發(fā)用于降低城市污染的公交車(chē)，并為其他類(lèi)型的HEV積累開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。在串聯(lián)混合動(dòng)力的兩種常用控制方式中，由于功率跟隨式控制策略在動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性方面有較好的綜合性能，所以該控制方式較為常用。采用功率跟隨與恒溫器綜合控制方式引更有利于避免電池大電流放電和發(fā)動(dòng)機(jī)的頻繁啟動(dòng)，降低油耗提高排放性能。 2、并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)可以使油耗和排放都得到顯著的降低，其控制策略?xún)?yōu)化后優(yōu)點(diǎn)更加明顯。采用小功率電動(dòng)機(jī)和小容量蓄電池組的并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)，能夠極大地降低混合動(dòng)力汽車(chē)的自重和制造成本，是十分有市場(chǎng)化前景的一種結(jié)構(gòu)型式。特別是這種結(jié)構(gòu)型式與CVT配合，是獲得較高的燃油經(jīng)濟(jì)性、較低的排放、平穩(wěn)的駕駛性能的一種比較理想的系統(tǒng)型式。對(duì)于這種系統(tǒng)，如何對(duì)蓄電池組的SOC進(jìn)行合理而有效的能量管理是獲得整車(chē)最佳燃油經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵。電力輔助控制策略是并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)較為普遍采用的一種控制策略。電力輔助控制策略比較簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，但控制效果不夠精確。 3、混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)易于實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相對(duì)成本高。為了更好地解決當(dāng)前大中城市普遍存在的空氣污染嚴(yán)重問(wèn)題，同時(shí)作為對(duì)低排放、低油耗車(chē)輛的探索，必須深化對(duì)其的開(kāi)發(fā)工作。在混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)控制策略中，全局最優(yōu)模式是最佳的。發(fā)動(dòng)機(jī)恒定工作點(diǎn)模式、發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)曲線模式這兩種控制策略是比較實(shí)用的控制方法。 與串聯(lián)和并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)相比，混聯(lián)式結(jié)構(gòu)相對(duì)要復(fù)雜一些，自由度也要多一些，控制方式比較復(fù)雜，但是在節(jié)能方面比較突出，符合目前的技術(shù)潮流與日益增長(zhǎng)的環(huán)保和節(jié)能要求。另外動(dòng)力總成的重量和成本相對(duì)較低，雖然開(kāi)發(fā)成本比較高，控制器和控制策略復(fù)雜，但是對(duì)于我國(guó)的汽車(chē)先進(jìn)制造技術(shù)積累與持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。 4、三種混合動(dòng)力的比較 不同驅(qū)動(dòng)形式的混合動(dòng)力各自有自己的特點(diǎn)，下面介紹三種比較的結(jié)果：串聯(lián)式發(fā)動(dòng)機(jī)能夠經(jīng)常保持在穩(wěn)定、高效、低污染的工作范圍。但各動(dòng)力部件的功率要求大，并且對(duì)電池要求很高，容量大，增加了電池和汽車(chē)的制造成本及重量。電機(jī)是唯一的動(dòng)力源，能量轉(zhuǎn)換效率低。所以比較適合大型公交車(chē)上。 并聯(lián)式動(dòng)力總成由發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)兩部分組成，發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)機(jī)械裝置直接與驅(qū)動(dòng)軸相聯(lián)，輸出能量的利用率較高。但發(fā)動(dòng)機(jī)的變化受到車(chē)子工況變化的影響大，所以排放性較差，使用的范圍較小，使用小型汽車(chē)，更適合在高速公路上行駛。 混聯(lián)式發(fā)動(dòng)機(jī)功率選擇較小。排放性能較好。對(duì)電池依賴(lài)比較小，基本上不需外來(lái)充電系統(tǒng)。三動(dòng)力源傳遞效率高，使用車(chē)型范圍廣。且發(fā)動(dòng)機(jī)工作不受車(chē)輛行使工況的影響。不要求像傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)那樣具有良好的響應(yīng)特性及寬廣的轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍。另外，它不要求即具有最大轉(zhuǎn)速又要最大轉(zhuǎn)矩的特性，而這特性是傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)整匹配時(shí)比較難解決的?？梢猿浞掷么?lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn)，確保發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)基本上工作在經(jīng)濟(jì)區(qū)，大大的提高了車(chē)輛的經(jīng)濟(jì)性。但其結(jié)構(gòu)和控制復(fù)雜。雖然三種混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)各自都有自己的特點(diǎn)，總的來(lái)說(shuō)混聯(lián)式是最優(yōu)的，但是其結(jié)構(gòu)和控制的復(fù)雜。所以在國(guó)內(nèi)的研究發(fā)展的速度還是很慢的。其動(dòng)力系統(tǒng)比較見(jiàn)表2.1所示。 表2.1 動(dòng)力系統(tǒng)比較 燃油經(jīng)濟(jì)性改進(jìn) 驅(qū)動(dòng)能力 怠速停車(chē) 能量回收 高效率運(yùn)轉(zhuǎn)控制 總效率 加速性 持續(xù)功率輸出 串聯(lián)式 口 ☆ 口 口 △ △ 并聯(lián)式 口 口 △ 口 口 △ 混聯(lián)式 ☆ ☆ ☆ ☆ 口 口 ☆很好口較好△稍差 2.2.2混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選型依據(jù) 1、使用環(huán)境 城市客車(chē)運(yùn)行的工況有以下顯著特點(diǎn)： (1)城市客車(chē)由于交通擁擠，站距短，因而起步、停車(chē)頻繁，大多數(shù)時(shí)間以加速—減速—滑行—怠速等過(guò)渡工況工作，且平均加速度小。 (2)城市道路有其自身特點(diǎn)隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的逐步完善，城市道路條件逐步完善，道路質(zhì)量比較好，車(chē)輛行駛較平穩(wěn)；由于大城市廣泛采用了立體交通，立交橋路面坡度一般為4%-6%，在沒(méi)有公交專(zhuān)線的情況下城市車(chē)輛行駛速度較低。 (3)路線固定，往復(fù)運(yùn)行城市公交車(chē)不像其他車(chē)輛運(yùn)行路線千變?nèi)f化，而是每天都在指定線路運(yùn)行并來(lái)回往復(fù)。每條線的車(chē)輛都在固定站點(diǎn)?？浚椰F(xiàn)在城市廣泛采用了立體交通，立體橋線路的車(chē)輛每天在固定地段爬坡和下坡。運(yùn)行時(shí)間固定。 (4)載荷多變且時(shí)間特征明顯隨著城市規(guī)模的逐步擴(kuò)大，城市交通網(wǎng)也日趨復(fù)雜，城市公交線路眾多，每條線路的長(zhǎng)度也不相同，每條線路途徑地區(qū)的行駛速度、道路特點(diǎn)、乘客數(shù)量各不一樣，上、下班高峰時(shí)段和中心城區(qū)乘客擁擠，非上、下班高峰期和郊區(qū)乘客相對(duì)稀少，車(chē)輛負(fù)荷低，造成了能源的極大浪費(fèi)。 2、性能要求 不同類(lèi)型的HEV之間性能差異十分明顯，在選型時(shí)必須注意由動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)引發(fā)的性能差異?？紤]到加速性和經(jīng)濟(jì)性的綜合要求，混聯(lián)式成為合適的選擇。 3、技術(shù)條件 所謂技術(shù)條件，除研究開(kāi)發(fā)的條件和力量外，還包括工業(yè)基礎(chǔ)。強(qiáng)調(diào)工業(yè)基礎(chǔ)是因?yàn)橐恍┏Ｒ?jiàn)的動(dòng)力系統(tǒng)部件，我國(guó)的產(chǎn)品水平還不能滿(mǎn)足需要或尚無(wú)法生產(chǎn)。進(jìn)行時(shí)間的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)總會(huì)有一定的進(jìn)度要求，如果技術(shù)條件無(wú)法保證，就難以實(shí)現(xiàn)預(yù)定開(kāi)發(fā)目標(biāo)。開(kāi)發(fā)性是指動(dòng)力系統(tǒng)需要進(jìn)一步完善的空間。產(chǎn)品性能是一個(gè)完善的過(guò)程，同樣開(kāi)發(fā)工作也不可能一步到位，也需要進(jìn)行不斷的完善。 4、成本和使用維護(hù)費(fèi)用 動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對(duì)HEV成本影響很大，這是因?yàn)椴煌?lèi)型的動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)部件的種類(lèi)、數(shù)量和性能要求差別很大。而部件的種類(lèi)、數(shù)量和性能指標(biāo)是影響HEV成本的主要因素。選型時(shí)還應(yīng)考慮使用、維護(hù)費(fèi)用，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，故障率越高，使用和維護(hù)費(fèi)用也越高。 通過(guò)上述分析本文所采用的混聯(lián)結(jié)構(gòu)如圖2.4所示。 內(nèi)燃機(jī) 發(fā)電機(jī) 蓄電池 離合器1 電機(jī)控制器 電動(dòng)機(jī) 變速器 離合器2 車(chē)輪 車(chē)輪 驅(qū)動(dòng)橋 機(jī)械能 電能 圖2.4 本文所選混聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖 這套動(dòng)力系統(tǒng)的布置的工作原理為： 模式1(離合器1分離，離合器2結(jié)合)：當(dāng)車(chē)輛處于開(kāi)動(dòng)和低速或中速(比如公交車(chē)站內(nèi)行駛，擁擠交通等)的這種非經(jīng)濟(jì)區(qū)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，車(chē)輛僅由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。 模式2(離合器l，2均結(jié)合)：車(chē)輛中等負(fù)荷時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率被分成兩部分，一部分用于發(fā)電，從而補(bǔ)充蓄電池電量；另一部分直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。功率的分配以整車(chē)最佳效率為原則。 模式3(離合器l，2均結(jié)合)：當(dāng)車(chē)輛有大功率需求(比如加速、上長(zhǎng)坡等)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)在保證經(jīng)濟(jì)性的情況下以最大功率向車(chē)輪輸出，同時(shí)電動(dòng)機(jī)根據(jù)情況對(duì)整車(chē)需求功率進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)節(jié)。 模式4(離合器1分離，離合器2結(jié)合)：車(chē)輛中等負(fù)荷，道路變化復(fù)雜時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于一特定經(jīng)濟(jì)區(qū)對(duì)車(chē)輛需求功率進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，為避免蓄電池充放電損失，控制做到蓄電池能量的進(jìn)出較小。 模式5(離合器1分離，離合器2結(jié)合)：車(chē)輛中等負(fù)荷，道路變化復(fù)雜時(shí)，當(dāng)前蓄電池電量不足時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于一特定經(jīng)濟(jì)區(qū)工作，在滿(mǎn)足車(chē)輛需求功率和蓄電池有較佳充放電效率的前提下，對(duì)蓄電池進(jìn)行電量補(bǔ)充。 模式6(離合器1分離，離合器2結(jié)合)：車(chē)輛制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)按照發(fā)電機(jī)模式工作，將車(chē)輛的動(dòng)能回收并以電能的形式存儲(chǔ)到蓄電池中。該模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)不發(fā)電。 模式7(離合器1分離，離合器2結(jié)合)：車(chē)輛制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)按照發(fā)電機(jī)模式工作，將車(chē)輛的動(dòng)能回收并以電能的形式存儲(chǔ)到蓄電池中。該模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電并將電能存儲(chǔ)于蓄電池。 模式8(離合器1，2均結(jié)合)：車(chē)輛制動(dòng)時(shí)，離合器1保持結(jié)合，電動(dòng)機(jī)按照發(fā)電機(jī)模式工作，將車(chē)輛的動(dòng)能回收并以電能的形式存儲(chǔ)到蓄電池中。 模式9(離合器1結(jié)合，離合器2分離)：由電動(dòng)機(jī)快速啟動(dòng)發(fā)電機(jī)至特定工況，發(fā)電機(jī)不工作。 模式10(離合器1，2均分離)：車(chē)輛駐車(chē)和停車(chē)狀態(tài)下，當(dāng)蓄電池電量不足時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)在特定的經(jīng)濟(jì)工作區(qū)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電向蓄電池組提供電量補(bǔ)充。 2.3 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn) 2.3.1 我國(guó)已經(jīng)或即將發(fā)布的電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn) 我國(guó)在純電動(dòng)汽車(chē)的研究開(kāi)發(fā)時(shí)，就意識(shí)到研究相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的重要性，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)化更需要標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范和引導(dǎo)?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車(chē)是國(guó)際上最先得到規(guī)?；虡I(yè)應(yīng)用的電動(dòng)汽車(chē)類(lèi)產(chǎn)品，技術(shù)趨于成熟，相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也在不斷完善。因此科技部在“863”計(jì)劃中將“混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)研究與制定”立為專(zhuān)項(xiàng)課題。此項(xiàng)研究在2004年12月通過(guò)科技部驗(yàn)收，前后歷時(shí)兩年，陸續(xù)共完成15項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)草案和2項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)研究報(bào)告，其中13項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)草案已經(jīng)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)同意向國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)報(bào)批(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)汽車(chē)術(shù)語(yǔ)》在2005年初已經(jīng)正式批準(zhǔn)發(fā)布)，包括針對(duì)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)6項(xiàng)，電動(dòng)汽車(chē)共用的標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)。在國(guó)外特別是日本、美國(guó)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用取得突出進(jìn)展的情況下，科技部將發(fā)展混合動(dòng)力技術(shù)明確為“十五”期間電動(dòng)汽車(chē)研究和產(chǎn)業(yè)化的重點(diǎn)。為加快我國(guó)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，縮小與先進(jìn)國(guó)家的技術(shù)差距，增強(qiáng)我國(guó)汽車(chē)工業(yè)在新技術(shù)領(lǐng)域中的競(jìng)爭(zhēng)力，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)的前期研究工作自2002年初啟動(dòng)，針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)制定的重點(diǎn)領(lǐng)域和技術(shù)路線在國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)和高等學(xué)校、研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了較為廣泛和深入的調(diào)研，還進(jìn)行了國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)資料的收集分析等準(zhǔn)備工作。 在隨后兩年的研究中，對(duì)上述16項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中的5項(xiàng)進(jìn)行了修訂，又新制定了10項(xiàng)新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(其中6項(xiàng)是專(zhuān)門(mén)適用混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn))，提出2項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的研究報(bào)告，電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)一步充實(shí)。 我國(guó)已經(jīng)或即將發(fā)布的電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)目錄 1、電動(dòng)道路車(chē)輛用鉛酸蓄電池 2、電動(dòng)道路車(chē)輛用金屬氫化物鎳蓄電池 3、電動(dòng)道路車(chē)輛用鋰離子蓄電池 4、電動(dòng)道路車(chē)輛用鋅空氣蓄電池 5、電動(dòng)汽車(chē)安全要求第1部分：車(chē)載儲(chǔ)能裝置 6、電動(dòng)汽車(chē)安全要求第2部分：功能安全與故障防護(hù) 7、電動(dòng)汽車(chē)安全要求第3部分：人員觸電防護(hù) 8、電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力性能試驗(yàn)方法 9、電動(dòng)汽車(chē)能量消耗率和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法 10、電動(dòng)車(chē)輛的電磁場(chǎng)輻射強(qiáng)度的限值和測(cè)量方法寬帶9kHz～30MHz 11、電動(dòng)汽車(chē)定型試驗(yàn)規(guī)程 12、電動(dòng)車(chē)輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)一般要求 13、電動(dòng)車(chē)輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)電動(dòng)車(chē)輛與交流／直流電源的連接要求 14、電動(dòng)車(chē)輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)電動(dòng)車(chē)輛交流／直流充電機(jī)(站) 15、電動(dòng)汽車(chē)用電機(jī)及其控制器技術(shù)條件 16、電動(dòng)汽車(chē)用電機(jī)及其控制器試驗(yàn)方法 17、電動(dòng)汽車(chē)術(shù)語(yǔ)新制定 18、電動(dòng)汽車(chē)用儀表新制定 19、電動(dòng)汽車(chē)操縱件、指示器及信號(hào)裝置的標(biāo)志 20、電動(dòng)汽車(chē)傳導(dǎo)充電用插頭、插座、車(chē)輛耦合器和車(chē)輛插孔通用要求 21、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)安全要求 22、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力性能試驗(yàn)方法 23、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)定型試驗(yàn)規(guī)程 24、輕型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)能量消耗量試驗(yàn)方法 25、輕型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)污染物排放測(cè)量方法 26、重型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)能量消耗量試驗(yàn)方法 27、重型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)排氣污染物測(cè)試方法 28、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)綜合性能道路試驗(yàn)規(guī)程 2.3.2 采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn) 在我國(guó)，采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)是指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)化工作的重要原則，在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)的研究與制定工作中也得到貫徹。相對(duì)而言，我國(guó)在汽車(chē)技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)水平與國(guó)外先進(jìn)水平存在著不小的差距。盡管在電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)方面我國(guó)在著力改變這種局面，也取得了可喜的進(jìn)步，但由于整體技術(shù)水平和工業(yè)基礎(chǔ)的限制，能夠在國(guó)際上有影響的技術(shù)創(chuàng)新還偏少。因此，充分借鑒國(guó)際上相對(duì)成熟的標(biāo)準(zhǔn)成果對(duì)于發(fā)展我國(guó)的電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)是有益和必要的。當(dāng)然，將我國(guó)在技術(shù)創(chuàng)新上的成果更多地在標(biāo)準(zhǔn)中體現(xiàn)，甚至爭(zhēng)取向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織提交，是我們追求的目標(biāo)，盡管目前這種情況還不是很多見(jiàn)，但在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)中已有良好的開(kāi)端。在重型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的能耗和排放測(cè)試方面，少數(shù)國(guó)家有大型的整車(chē)排放轉(zhuǎn)鼓，而這種昂貴的測(cè)試條件對(duì)我國(guó)目前還不現(xiàn)實(shí)。在國(guó)外也缺乏成熟經(jīng)驗(yàn)和規(guī)范的情況下，東風(fēng)電動(dòng)車(chē)公司等單位對(duì)各種可替代的方法進(jìn)行了研究。其中，為在道路上進(jìn)行能耗試驗(yàn)，將中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心承擔(dān)的另一“863”項(xiàng)目“我國(guó)典型城市行駛工況”的研究成果“城市公交循環(huán)”作為測(cè)試循環(huán)之一采用，使得在標(biāo)準(zhǔn)中，有了針對(duì)我國(guó)城市道路條件的試驗(yàn)方法，這是在制定汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)中的一大進(jìn)步，得益于丌展了更深入的基礎(chǔ)研究。采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)并不是直接采用國(guó)外企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。雖然越有技術(shù)實(shí)力的企業(yè)對(duì)各國(guó)乃至圖際標(biāo)準(zhǔn)的影響力越大，也在一定程度上反映技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，但要成為大家公認(rèn)的技術(shù)標(biāo)雄，必須要經(jīng)過(guò)廣泛協(xié)調(diào)，綜合反映各方面的意見(jiàn)。在我們收集和借鑒的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)中，包括國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)、聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)法規(guī)(ECE)、歐洲標(biāo)準(zhǔn) (EN)、美國(guó)汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)(SAE)、日本電動(dòng)車(chē)協(xié)會(huì)(JEVS)、美國(guó)電動(dòng)車(chē)運(yùn)輸應(yīng)用協(xié)會(huì)(ETA)等國(guó)際性、地區(qū)性和各國(guó)行業(yè)性組織的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，特別是ECE、ISO、SAE對(duì)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的參考作用更突出一些。 2.4 混合動(dòng)力汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù) 混合動(dòng)力汽車(chē)要進(jìn)入實(shí)用化，需要具備高比能量和高比功率的能量存儲(chǔ)裝置，低成本、高效率的功率電子設(shè)備和燃料經(jīng)濟(jì)性高、排放低的發(fā)動(dòng)機(jī)，需要解決的關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題包括以下幾個(gè)方面：混合動(dòng)力單元技術(shù)、能量存儲(chǔ)技術(shù)、電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和、混合動(dòng)力汽車(chē)仿真技術(shù)和多能源總成控制策略。 2.4.1 混合動(dòng)力單元技術(shù) 混合動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)力可以同時(shí)來(lái)自熱力發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)。在混合動(dòng)力汽車(chē)上，熱力發(fā)動(dòng)機(jī)又被稱(chēng)為混合動(dòng)力單元，與傳統(tǒng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)相比，其作用發(fā)生了變化。在并聯(lián)混合動(dòng)力汽車(chē)上，混合動(dòng)力單元通過(guò)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，同時(shí)電動(dòng)機(jī)也承擔(dān)一部分驅(qū)動(dòng)的功能，因而使得混合動(dòng)力單元能夠采用尺寸更小、效率更高的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)；在串聯(lián)混合動(dòng)力汽車(chē)上，混合動(dòng)力單元驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，由于汽車(chē)的行駛與發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有直接的聯(lián)系，因此混合動(dòng)力單元也能夠采用小型高效的發(fā)動(dòng)機(jī)，且其運(yùn)行工況可以固定于較小的高功率區(qū)。 當(dāng)前，混合動(dòng)力單元研究的主要對(duì)象是熱力發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料電池。在燃料的使用方面出現(xiàn)了很大的變化，除了汽油之外，還有天然氣、液化氣和酒精等代用燃料。要提高混合動(dòng)力單元的燃料經(jīng)濟(jì)性，對(duì)混合動(dòng)力單元必然提出更多的要求，例如要求混合動(dòng)力單元能夠快速起動(dòng)和關(guān)閉，并降低起動(dòng)時(shí)的排放等?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)的主要目標(biāo)就是降低排放，所以，控制混合動(dòng)力單元的排放將是今后研究的重點(diǎn)。 2.4.2 能量?jī)?chǔ)存技術(shù) 目前運(yùn)用于混合動(dòng)力汽車(chē)上的能量?jī)?chǔ)存裝置主要還是高能蓄電池，雖然超級(jí)電容器、飛輪電池等新型能量?jī)?chǔ)存裝置也在研究開(kāi)發(fā)范疇，但是近期最有希望進(jìn)入實(shí)用化的還是高能蓄電池。現(xiàn)在，鎳氫電池和鋰離子電池已可達(dá)到混合動(dòng)力汽車(chē)的使用要求。鎳氫電池已廣泛地應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)。鎳氫電池技術(shù)的關(guān)鍵是，其能夠儲(chǔ)存氫的合金應(yīng)該是一種能夠穩(wěn)定地經(jīng)受無(wú)數(shù)次循環(huán)，反復(fù)使用的材料。鎳氫電池容量大，可以循環(huán)使用，主要缺陷是成本高，效率低，同時(shí)還需要控制氫的損失。鋰離子電池電壓高，能量密度大，有更高的功率，且充電時(shí)間短。目前鋰離子電池還處于實(shí)驗(yàn)室階段，正在進(jìn)行其基本性能和壽命的試驗(yàn)。從發(fā)展看，能量?jī)?chǔ)存裝置的研究包括以下幾個(gè)方面： (1)研究電池內(nèi)部的連接、檢測(cè)、監(jiān)控以及便于將整個(gè)電池子系統(tǒng)安裝在汽車(chē)上的支撐機(jī)構(gòu)。 (2)電池設(shè)計(jì)和制造方面的改進(jìn)。要降低制造成本，改善電池的性能和提高壽命，要達(dá)到的目標(biāo)是：使用壽命達(dá)到10年，至少循環(huán)使用l 2萬(wàn)次。 (3)電池的熱能管理及剩余電量管理。由于電池的工作溫度范圍不可能覆蓋汽車(chē)的工作溫度范圍，為了保證電池系統(tǒng)的統(tǒng)一，減少各電池單元之間的不平衡，需要一個(gè)有效的熱能控制系統(tǒng)。此外，電池的剩余電量直接影響混合動(dòng)力汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)性和排放，因此需要有效的測(cè)試方法和控制裝置。 2.4.3電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 在混合動(dòng)力汽車(chē)上，電動(dòng)機(jī)的作用是將由發(fā)電機(jī)或儲(chǔ)能裝置提供的電能轉(zhuǎn)換為用于驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的機(jī)械能。與傳統(tǒng)汽車(chē)不同的是，電動(dòng)機(jī)在低速時(shí)可以提供滿(mǎn)載轉(zhuǎn)矩，而發(fā)動(dòng)機(jī)則必須要等到“暴跳如雷”時(shí)才能夠輸出滿(mǎn)載扭矩。這樣就使混合動(dòng)力汽車(chē)具有出色的起步加速性能。此外，用于混合動(dòng)力汽車(chē)的電動(dòng)機(jī)還低噪聲、高效率，同時(shí)具有對(duì)電壓波動(dòng)不敏感等性能。用于混合動(dòng)力汽車(chē)的電動(dòng)機(jī)類(lèi)型有交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、永磁電動(dòng)機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)。目前具有代表性的是交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，但這種電動(dòng)機(jī)與生俱來(lái)就很難解決其功率和效率之間的矛盾。因此，需要研究出能夠用于混合動(dòng)力汽車(chē)的，具有更高效率和功率密度的永磁電動(dòng)機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)等先進(jìn)電動(dòng)機(jī)，以替代目前使用的交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。同時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制方法和冷卻系統(tǒng)的研究也應(yīng)繼續(xù)深入。 2.4.4混合動(dòng)力汽車(chē)仿真技術(shù) 在研究和開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力汽車(chē)的部件和選擇最佳結(jié)構(gòu)時(shí)，需要設(shè)計(jì)和制造者能夠很快縮小研究范圍，找到技術(shù)突破口。技術(shù)方案選擇階段，在系統(tǒng)選擇上，可依靠高效的建模工具計(jì)算機(jī)，通過(guò)交替使用候選的子系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真，從而找到最佳的方案。計(jì)算機(jī)模型為每個(gè)候選子系統(tǒng)提供了詳細(xì)規(guī)格和設(shè)計(jì)參數(shù)，從而方便了設(shè)計(jì)者的工作，而且還有助于為設(shè)計(jì)和制造樣車(chē)制定工程目標(biāo)和計(jì)劃。 目前，國(guó)外用于混合動(dòng)力汽車(chē)的仿真軟件很多，如SIMPLEV、CarSi、HVEC、CSM、HEV和V-Elph等，各大汽車(chē)生產(chǎn)廠家也有自己的仿真軟件。在眾多的汽車(chē)仿真軟件中，ADVISOR是專(zhuān)門(mén)為美國(guó)能源部混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)計(jì)劃而開(kāi)發(fā)的混合動(dòng)力汽車(chē)仿真軟件。ADVISOR可通過(guò)簡(jiǎn)單的物理模型和經(jīng)過(guò)性能測(cè)試的各總成去建立實(shí)際的或想象中的汽車(chē)，其主要功能在于能夠?qū)€未制造的汽車(chē)進(jìn)行性能預(yù)測(cè)，即能夠提供制造一輛汽車(chē)需要確定的性能參數(shù)，包括加速性和爬坡性能、燃料經(jīng)濟(jì)性以及排放性能等。而國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有較系統(tǒng)和成熟的混合動(dòng)力汽車(chē)仿真軟件，因此，這也是我國(guó)汽車(chē)工業(yè)應(yīng)該研究的一個(gè)方面。 2.4.5多能源控制策略 混合動(dòng)力汽車(chē)與傳統(tǒng)車(chē)輛相比最大的不同就是動(dòng)力源的增加，這就導(dǎo)致了在混合動(dòng)力汽車(chē)中能量流動(dòng)方向的多樣性。多能源控制策略就是解決汽車(chē)行駛時(shí)所需要的能量和功率何時(shí)和如何由車(chē)上各種不同的動(dòng)力總成來(lái)提供能量管理問(wèn)題，也就是如何根據(jù)使用要求有效的利用不同類(lèi)型的動(dòng)力源，以達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。控制策略是混合動(dòng)力汽車(chē)的靈魂所在，因?yàn)槠渲苯佑绊懼芰吭谲?chē)輛內(nèi)部的流動(dòng)，從而影響車(chē)輛的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及排放指標(biāo)。 2.5本章小結(jié) 本章進(jìn)行了對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)方式的介紹，對(duì)每種布置方式的特點(diǎn)進(jìn)行了分析。通過(guò)對(duì)城市客車(chē)的使用工況、環(huán)境以及技術(shù)條件的分析，確定了采用混聯(lián)方式的設(shè)計(jì)路線，兼有內(nèi)燃機(jī)車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)的優(yōu)點(diǎn)。 第3章 混合動(dòng)力城市客車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1城市公交車(chē)工況特點(diǎn) 3.1.1城市工況分析 世界范圍內(nèi)的車(chē)輛行駛工況(見(jiàn)下圖3.1，3.2，)被分成三組：美國(guó)行駛工況、歐洲行駛工況和日本行駛工況并且以美國(guó)FTP(Federal Test Program)為代表的瞬態(tài)工況TDC(Transient Driving Cycle)和以ECE(Economic Commission for Europe)為代表的模態(tài)工況MDC(Modal Driving Cycle)廣為采用。世界各國(guó)采用的行駛工況主要來(lái)自汽車(chē)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，同時(shí)這些國(guó)家仍持續(xù)地對(duì)車(chē)輛行駛工況進(jìn)行修正和補(bǔ)充。 圖3.1 美國(guó)FTD 圖3.2瞬態(tài)工況TDC和ECE 3.1.2混合動(dòng)力城市客車(chē)動(dòng)力性指標(biāo)的確定 不同類(lèi)型的車(chē)輛有不同的性能要求，對(duì)于混合動(dòng)力城市客車(chē)而言，其經(jīng)濟(jì)性和排放應(yīng)優(yōu)于傳統(tǒng)客車(chē)，其他方面應(yīng)與傳統(tǒng)客車(chē)一樣。由于受成本的和性能的制約，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)在設(shè)計(jì)時(shí)必須按照目標(biāo)行駛工況進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，提出合理而又恰當(dāng)?shù)恼?chē)動(dòng)力性指標(biāo)。通過(guò)十五“863”重大專(zhuān)項(xiàng)課題的研究，我國(guó)已經(jīng)制定出了典型城市公交車(chē)行駛工況，如圖3.3所示。通過(guò)對(duì)該工況的統(tǒng)計(jì)分析，其主要的特征參數(shù)如表3.1所示。 圖3.3 典型城市公交車(chē)行駛工況 表3.1 特征參數(shù) 循環(huán)次數(shù) 行駛時(shí)間 行駛距離 平均車(chē)速 最高車(chē)速 最高加速度 最大減速度 怠速時(shí)間 怠速時(shí)間比例 2 2628s 11.6km 15.9km/h 60km/h 0.914m/s2 1.543m/s2 762s 29.0% 根據(jù)上述的統(tǒng)計(jì)分析，并參考其它混合動(dòng)力城市客車(chē)性能指標(biāo)同時(shí)結(jié)合城市區(qū)道路工況的特點(diǎn)提出本文的混合動(dòng)力城市客車(chē)的動(dòng)力性指標(biāo)如下： 1)最高車(chē)速≥65km／h； 2)在車(chē)速為10km／h時(shí)，爬坡度≥15％； 3)0-50km／h的加速時(shí)間<30s； 4)在車(chē)速為25km／h時(shí)，純電動(dòng)續(xù)駛里程_>40km。 本文以6100傳統(tǒng)燃油客車(chē)為研究對(duì)象，將其改裝為混合動(dòng)力城市客車(chē)。其整車(chē)參數(shù)如表3.2所示。 表3.2 整車(chē)主要參數(shù) 參數(shù) 參數(shù)值 參數(shù) 參數(shù)值 長(zhǎng)×寬×高（㎜） 10200×2500×3040 整車(chē)整備質(zhì)量/㎏ 9300 軸距（㎜） 4900 迎風(fēng)面積/m2 7.7 輪距（前/后）/㎜ 2030/1860 風(fēng)阻系數(shù) 0.8 最大滿(mǎn)載質(zhì)量/㎏ 13500 滾動(dòng)半徑/㎜ 0.5 3.2動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 3.2.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇 混合動(dòng)力電機(jī)選用原則： 1、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有寬廣的調(diào)速范圍，有著與汽車(chē)行駛一致的動(dòng)力特性。簡(jiǎn)言之，低轉(zhuǎn)速時(shí)恒轉(zhuǎn)矩，高轉(zhuǎn)速時(shí)恒功率。最高轉(zhuǎn)速越高，在同樣的額定輸出功率下，轉(zhuǎn)速越高，電動(dòng)機(jī)尺寸、重量越??； 2、動(dòng)態(tài)性能好——電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和較大范圍的調(diào)速性能，使HEV具有良好的起動(dòng)性能和加速性能，以獲得所需要的起動(dòng)、加速、行駛、減速、制動(dòng)所需的功率和轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)具有自動(dòng)調(diào)速功能，因此，可以減輕駕駛員的操縱強(qiáng)度，提高家是舒適性，并且能夠達(dá)到與內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)加速踏板同樣的控制響應(yīng)； 3、為了減少汽車(chē)的非有效載荷，要求電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)體積小、重量輕，功率密度大，在短時(shí)間內(nèi)具有較高的過(guò)載能力； 4、高效率—這對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)意義尤其重大； 5、電氣系統(tǒng)安全性和控制系統(tǒng)安全性——抗振動(dòng)、耐腐蝕、低噪音；抗干擾，具有較好的電磁兼容性；各種動(dòng)力電池組和電動(dòng)機(jī)的工作電壓，可以達(dá)到300V以上，對(duì)電氣系統(tǒng)安全性和控制系統(tǒng)的安全性，都必須符合國(guó)家或國(guó)際有關(guān)車(chē)輛電氣控制的安全性能的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定； 6、能夠四象限運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和再生制動(dòng)，進(jìn)能量回收，再生制動(dòng)回收的能量一般可達(dá)到總能量的10%-15%，這點(diǎn)在內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)上是不能實(shí)現(xiàn)的； 7、高電壓——在允許的范圍內(nèi)，盡可能采用高電壓，電壓越高，電動(dòng)機(jī)尺寸越小、重量越低，特別是可以降低功率轉(zhuǎn)換器成本； 8、電動(dòng)機(jī)還要求可靠性好、耐溫和耐潮性強(qiáng)，運(yùn)行時(shí)噪音低，能夠在較惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期工作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合大批量生產(chǎn)，價(jià)格便宜，便于維修。 起初電動(dòng)汽車(chē)中所采用的電動(dòng)機(jī)主要是直流電動(dòng)機(jī)，它的優(yōu)點(diǎn)在于調(diào)速較為方便，直流電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)和電樞可以分別控制，因此控制起來(lái)比較容易，而且控制性能較好。直流電動(dòng)機(jī)的容量范圍很廣，可以根據(jù)需要的轉(zhuǎn)矩和最高轉(zhuǎn)速來(lái)選用所需要的容量，市場(chǎng)上有各種不同結(jié)構(gòu)的直流電動(dòng)機(jī)以供選用，直流電動(dòng)機(jī)的制造技術(shù)和控制技術(shù)都比較成熟，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)價(jià)格較便宜。但由于有電刷、換向器等接觸零件的限制，轉(zhuǎn)速不能太高，因而質(zhì)量大，尺寸大，效率較低，還需要對(duì)電刷經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)和修理。 隨著電力電子技術(shù)的飛速進(jìn)步，功率電子元件以及變頻器的問(wèn)世，再加上一些新的控制算法的出現(xiàn)，滑差控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等交流電機(jī)的調(diào)速技術(shù)日趨成熟，交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在電動(dòng)汽車(chē)中已成秀主流，交流電機(jī)的效率和功率密度都較直流電機(jī)高，而且交流電機(jī)結(jié)構(gòu)牢固，維護(hù)起來(lái)十分方便。 永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要選用永磁無(wú)刷同步電機(jī)，該電機(jī)沒(méi)有激磁銅耗、效率較高(最大效率可達(dá)95％)、功率因高、體積小、功率密度大，變頻調(diào)速是永磁無(wú)刷同步電機(jī)的基本調(diào)速方式。但其主要不足是永磁材料昂貴，制造工藝復(fù)雜，性能受溫度影響較大(易退磁)，大功率輸出困難。由于其體積小和效率高有十分廣闊的應(yīng)用前景。 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(SRM)的定子和轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu)，只在定子凸極上安裝備相勵(lì)磁繞組，轉(zhuǎn)子上沒(méi)有任何繞組，因此結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單、成本較低、可靠性高、起動(dòng)性能好、調(diào)速性能好，控制裝置也比較簡(jiǎn)單，主要缺點(diǎn)為轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大、噪聲大、必須使用位置檢測(cè)器、按照定予的凸極數(shù)來(lái)確定逆變器和電機(jī)的引出線等。實(shí)際應(yīng)用較少。伴隨著技術(shù)的進(jìn)步，其開(kāi)始應(yīng)用在電動(dòng)車(chē)上。 混合動(dòng)力城市客車(chē)電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇要綜合考慮車(chē)輛動(dòng)力性能要求、電動(dòng)機(jī)的重量、體積、成本、技術(shù)水平等因素，選擇最合適的電動(dòng)機(jī)類(lèi)型。目前在電動(dòng)汽車(chē)上已應(yīng)用的和有應(yīng)用前景的有直流電動(dòng)機(jī)、交流感應(yīng)(異步)電動(dòng)機(jī)、永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)等，他們的性能比較見(jiàn)表3.3其中控制器成本一欄以直流電動(dòng)機(jī)為基準(zhǔn)。 表3.3 電動(dòng)機(jī)性能比較 性能/類(lèi)型 直流電動(dòng)機(jī) 交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 永磁同步電動(dòng)機(jī) 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 功率密度 差 一般 好 一般 過(guò)載能力 200 300-500 300 300-500 力矩轉(zhuǎn)速性能 一般 好 好 好 轉(zhuǎn)速范圍（r/min） 4000-6000 12000-20000 4000-10000 ＞15000 負(fù)荷效率/% 80-87 90-92 85-97 78-86 峰值效率/% 80-87 94-95 90-95 78-86 易操作性 最好 好 好 好 可靠性 差 好 一般 好 結(jié)構(gòu)堅(jiān)固性 差 好 一般