國內(nèi)外主要客車用混合動力系統(tǒng)介紹

國內(nèi)外主要客車用混合動力系統(tǒng)的技術(shù)分析1、國內(nèi)篇1.1深圳中環(huán)動力1.1.1整車車型12m低入口城市客車整備重量1車輛性能最高車速>800~50km/h的加速時間16s爬坡能力>20%車輛出勤率95%(杭州)節(jié)油性能20%(同比公交工況)發(fā)動機型號康明斯ISDE210(6缸)離合器型式電控氣動機械式離合器電動機制造商江門電機廠型式異步電機、強制風冷峰值功率120kW峰值轉(zhuǎn)矩2300N*m重量500kg直徑φ600mm電機控制器制造商深圳中環(huán)動力發(fā)電機型式交流風冷發(fā)電機驅(qū)動方式皮帶輪驅(qū)動輸出功率15kW變速器無儲能系統(tǒng)型式MAXWELL公司超級電容配組方式2組電容系統(tǒng)，先串后并每組8只電容1.1.2●發(fā)動機以直接檔驅(qū)動，根據(jù)如下公式：V=0.377*n*r/i0=0.377*800*0.465/6.33=22km/h說明：該車只有在車速大于22km/h的情況下，發(fā)動機才能直接驅(qū)動車輛?！裨摲桨笧殡p模式雙電機的系統(tǒng)耦合方案——車輛在低速(車速小于22km/h)的情況下，只能以串聯(lián)模式驅(qū)動；在交通繁忙的工況下，其節(jié)油與環(huán)保的優(yōu)勢明顯?！囕v在中、高速的情況下，發(fā)動機為主要驅(qū)動動力，電動機提供整車峰值功率的需求，使得整車實現(xiàn)較高的能量利用率?！衲軌?qū)崿F(xiàn)車輛電動起步——有利于提高節(jié)油率，減小起步噪聲●吸收制動能量的潛力最大，表現(xiàn)如下：——電機功率大，無中間傳動環(huán)節(jié)?！诟咚?、緊急制動的情況下，離合器能迅速別離，不會導致正拖電機與發(fā)動機停車?！褴囕v起步加速能力優(yōu)?！裣到y(tǒng)的節(jié)油潛力巨大，表現(xiàn)在：低速串聯(lián)、吸收制動能量的能力強、電動起步與傳動效率較高?！駸o離合與換擋操作——有利于提供駕駛的舒適性?！窠Y(jié)構(gòu)緊湊——有利于在低入口車輛中，布置油箱與尾氣后處理裝置?！癫荒芴峁﹤鹘y(tǒng)純發(fā)動機行駛模式——不利于運行可靠性●發(fā)電機功率偏小——導致在某些時刻(尤其在坡道堵車的工況)，車輛坡停起動性能差，車輛必須坡停約1min，對超級電容補電后，車輛才能起動。這是該系統(tǒng)最不完善的技術(shù)缺陷。1.1.3本錢序號部件價格(萬元)1超級電容+16*0.8=12.82電機+1.93發(fā)電機+約0.54電機控制器+約4.55輔助氣泵、電源、氣動別離+約1.56變速箱—約17合計約20.2說明：——中環(huán)動力向廈門金旅的系統(tǒng)供貨銷售價格為：18萬(不含超級電容)——廈門金旅實際系統(tǒng)本錢為：31.3萬1.2一汽客車1.2.1根本配置(以北京121線環(huán)保示范車CA6124SH8整車車型12m低入口城市客車整備重量12050kg車輛性能最高車速800~50km/h的加速時間爬坡能力車輛出勤率節(jié)油性能發(fā)動機型號BF6M2023-22E4(6缸)，歐Ⅳ排放離合器型式電控液動機械式離合器電驅(qū)動系統(tǒng)制造商中科易能型式永磁同步、水冷峰值功率90kW峰值轉(zhuǎn)矩240N*m動力耦合器速比2.2變速器一汽自制AMT儲能系統(tǒng)型式春蘭鎳氫電池配組方式DC336V—40Ah4個電池箱，頂置安裝1.2.2●與EATON方案類似，均為基于離合器后、變速器輸入軸的動力耦合系統(tǒng)，均能實現(xiàn)傳統(tǒng)純發(fā)動機行駛模式、車輛電動起步、駕駛舒適性等●電機通過一動力耦合器傳動——有利于提高電機的工作轉(zhuǎn)速，提高電機的使用效率●由于配有動力耦合器及外置電機，電機功率可以更大，所以：——助力與電制動的能力更強，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)純電動行駛?！厥罩苿幽芰康哪芰εc效率更高。●結(jié)構(gòu)體積有所增大——不利于在低入口車輛中，布置油箱與尾氣后處理裝置1.3東風電動1.3.1根本配置(以北京121線環(huán)保示范車EQ6122HEV1為例)整車車型12m低入口城市客車整備重量1車輛性能最高車速70km/h0~50km/h的加速時間爬坡能力車輛出勤率節(jié)油性能發(fā)動機型號康明斯ISBE16041(4缸),歐Ⅳ排放離合器型式電控機械式離合器電驅(qū)動系統(tǒng)制造商中紡銳力型式開關(guān)磁阻峰值功率60kW峰值轉(zhuǎn)矩335N*m變速器東風自制AMT動力耦合器速比2.261儲能系統(tǒng)型式春蘭鎳氫電池配組方式DC336V—40Ah1.3.2●基于變速器輸出軸的動力耦合系統(tǒng)?！衲軐崿F(xiàn)傳統(tǒng)純發(fā)動機行駛模式、駕駛舒適性等?！褚虬l(fā)動機與電機存在兩級速比關(guān)系，其中：一級速比為檔位速比，二級速比為耦合速比，為防止電機超速與改善耦合器的可靠性，所以耦合器速比受限，導致電機助力效果有限，不易實現(xiàn)車輛電動起步?！窠Y(jié)構(gòu)體積有所增大——不利于在低入口車輛中，布置油箱與尾氣后處理裝置1.4玉柴機器1.4.1整車車型在一輛旅游客車上改裝成的試驗車車輛性能與搭載YC6G240的根底車相當節(jié)油性能與搭載YC6G240的根底車相比，在城市公交工況下節(jié)油23%發(fā)動機型號玉柴YC4G-30(4缸),歐Ⅲ排放離合器型式干式、單片電驅(qū)動系統(tǒng)制造商安乃達型式永磁同步峰值功率60kW峰值轉(zhuǎn)矩400N*m變速器MT也可匹配AT/AMT儲能系統(tǒng)型式鎳氫電池配組方式DC312V—40Ah1.5.2●為基于離合器前、發(fā)動機輸出軸的動力耦合系統(tǒng)；●能夠快速起動或拖動發(fā)動機，并拖動到高效區(qū)(在配有AT或AMT的情況下)；●能夠提供純發(fā)動機行駛模式；二、國外篇2.1EATON系統(tǒng)2.1.1整車車型12m低入口城市客車整備重量11500kg車輛性能最高車速>800~50km/h的加速時間22s爬坡能力>30%車輛出勤率>95%(廣州工況)節(jié)油性能>25%(同比公交工況)發(fā)動機型號康明斯ISBE220(6缸)離合器型式電控機械式離合器電動機制造商日立公司型式永磁電機峰值功率44kW峰值轉(zhuǎn)矩420N*m變速器型式自動換擋+強制手動換擋換擋操作器型式桿式/按鍵式儲能系統(tǒng)型式錳基鋰離子電池配組方式4個模塊鋰電池2串后再并聯(lián)單只電池規(guī)格3.6V—5.5Ah2.1.2●基于離合器后、變速器輸入軸的動力耦合系統(tǒng)●能提供傳統(tǒng)純發(fā)動機行駛模式——有利于增加運行可靠性●能夠?qū)崿F(xiàn)車輛電動起步——有利于提高節(jié)油率，減小起步噪聲●結(jié)構(gòu)緊湊——有利于在低入口車輛中，布置油箱與尾氣后處理裝置●無離合與換擋操作——有利于提供駕駛的舒適性●配備強制手動換擋操作——有利于車輛的可靠性1.3價格分析根據(jù)Eaton公司2007年報價，該套系統(tǒng)的報價為42萬。2.2Allision系統(tǒng)Aliision系統(tǒng)的介紹資料非常少，其公布的唯一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：對上述結(jié)構(gòu)圖進行破解，如下列圖：顯著特點：●該方案為“真正的〞雙模式雙電機的系統(tǒng)耦合方案，表達為：雙工作模式、雙電機、雙離合器、雙行星變速機構(gòu)，是當前技術(shù)水平最先進混合動力系統(tǒng)；●能夠?qū)崿F(xiàn)無限多個速比，具有相當CVT的功能，使得車輛具有優(yōu)異的連續(xù)平順的加速能力；●動力系統(tǒng)效率高，在不同的工況下運行，能夠?qū)崿F(xiàn)23~43%的節(jié)油率；●兩個電機的額定功率均為：100kW；●傳動機構(gòu)為帶有濕式離合器的行星齒輪變速器；●采用鎳氫電池——額定電壓：DC600V；電壓范圍：DC430~900V；——總質(zhì)量：437kg，儲能量：12kW*h；●截止2023年，已全球推廣1286套系統(tǒng)；2.3Allision與Eaton的比擬EatonAllision評價動力傳輸間斷有無Allision優(yōu)動力輸出中高Allision優(yōu)加速性能中高Allision優(yōu)電驅(qū)動功率低高Allision優(yōu)節(jié)油性能中高Allision優(yōu)排放性能中高Allision優(yōu)本錢低(約42萬人民幣)高(約13萬美金)Eaton優(yōu)3、各混合動力系統(tǒng)的比擬3.1節(jié)油性分析直到目前，各混合動力系統(tǒng)在國內(nèi)只打了一次“節(jié)油擂臺〞。就是在：2007年12月上旬，在北京通縣交通部試驗場，北京環(huán)保局委托天津汽車檢測中心對北京121路5家單位的12m混合動力招標車進行了動力性能、油耗、排放測試。測試結(jié)果如下：動力系統(tǒng)油耗結(jié)果〔單位：L/100km〕京華并聯(lián)混合動力車一汽>40東風并聯(lián)混合動力車東風電動35－36金旅并聯(lián)混合動力車中環(huán)動力<30宇通串聯(lián)混合動力車07A串聯(lián)式系統(tǒng)34－35中通串聯(lián)混合動力車07A串聯(lián)式系統(tǒng)32－33金龍11米自動檔傳統(tǒng)車AT36－38說明：●一般12m自動檔的傳統(tǒng)車在中國典型城市工況下油耗為42L/100km?！翊舜我黄挠秃慕Y(jié)果可能不正常。3.2EATON系統(tǒng)的節(jié)油分析根據(jù)裝備EATON系統(tǒng)的局部整車廠家的數(shù)據(jù)，其節(jié)油效果如下：整車廠車型試驗工況油耗(L/100km)節(jié)油率宇通12m低入口客車鄭州公交32~3315~20%中通12m低地板客車聊城工況32福田12m低入口客車試驗場25%3.3綜合比擬Eaton中環(huán)動力一汽二汽玉柴加速能力較好優(yōu)較好一般較好坡停起動優(yōu)一般優(yōu)較好較好電動起步較好優(yōu)較好一般差制動能力回收一般優(yōu)較