1 前言

隨著能源危機和環(huán)境污染問題的日趨嚴重，近10年來全球各汽車制造商紛紛推出各種型式的電動汽車。混合動力汽車技術(shù)作為一項在短期內(nèi)可有效降低汽車能源消耗和排放的汽車新技術(shù)，已經(jīng)成為世界汽車行業(yè)研究焦點之一。我國科技部將其作為“十五”863重大專項的內(nèi)容，目前混合動力汽車產(chǎn)品已進入國家公告程序，初步具備產(chǎn)業(yè)化條件。電一氣串聯(lián)混合動力汽車綜合了混合動力汽車和天然氣汽車的優(yōu)勢，進一步改善了車輛燃油經(jīng)濟性和排放性。

本文基于對電一氣串聯(lián)混合動力客車運行目標駕駛循環(huán)的分析，對其動力系統(tǒng)進行方案設(shè)計，以保證在滿足車輛動力性要求的前提下，提高整車燃油經(jīng)濟性。

2 電-氣串聯(lián)混合動力客車整車參數(shù)和技術(shù)指標

所研究的電一氣串聯(lián)混合動力客車基礎(chǔ)車型為長11.4 m的二級踏步城市客車，整車參數(shù)如表1所列。

3 混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前，混合動力電動汽車動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式3種。由于城市公交車經(jīng)常工作在行駛速度低、起停頻繁的工況下，所以更適合采用串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，以使發(fā)動機始終在最佳工作區(qū)域內(nèi)運行，減少發(fā)動機燃油消耗和排放。同時，串聯(lián)式混合動力汽車由于電機功率較大，有利于較多地回收制動能量［5〕。因此，本文研究的混合動力電動客車采用的是如圖1所示的串聯(lián)式動力系統(tǒng)。

研究所選擇的發(fā)動機為壓縮天然氣發(fā)動機，燃料采用混氫壓縮天然氣（HONG），以獲得更佳的排放性。發(fā)電機選擇交流同步發(fā)電機。電動機選擇交流電動機，通過電動機控制器連接到直流總線。由發(fā)動機、發(fā)電機及整流器組成APU（功率輔助單元），根據(jù)整車控制器的命令輸出功率或關(guān)閉。蓄電池直接并聯(lián)在直流總線上，以補償APU輸出功率與電動機輸人功率的差值，并在制動過程中吸收反饋的制動能量。蓄電池選擇鎳氫蓄電池。

4 基于城市公交駕駛循環(huán)分析的零部件選型計算

與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車相比，混合動力汽車的能量經(jīng)濟性更易受到不同駕駛循環(huán)的影響。因此，必須選擇能夠較好地反映車輛實際運行條件的駕駛循環(huán)。本文以中國汽車技術(shù)研究中心承擔的“863”項目“我國典型城市行駛工況”的研究成果“城市公交循環(huán)”為基礎(chǔ)，進行零部件的選型計算。

HONG混合動力客車的零部件參數(shù)主要根據(jù)城市公交駕駛循環(huán)的需求來制定。圖2所示為城市公交駕駛循環(huán)的工況數(shù)據(jù)，循環(huán)總運行時間為1304s，行駛里程為5.840km，最高車速為60km/h。

　　4.1 電動機參數(shù)選擇

根據(jù)城市公交駕駛循環(huán)的工況車速和整車的相關(guān)參數(shù)，由以下公式可以計算出電動機驅(qū)動和制動的工作工況點（圖3）：