浅议串联式混合动力公交车策略研究

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1、浅议串联式混合动力公交车策略研究　　摘要:经笔者多年经验本文对城市混合动力公交车选用串联式驱动形式进行论述，供同行参考。关键词:城市公交；串联式；策略中图分类号：TN144文献标识码：A文章编号：1、混合动力城市客车驱动形式的选择在决定混合动力城市客车选用串联还是并联驱动方式时，必须充分结合混合动力城市客车的运行工况的特点和需要达到的侧重目标一一降低排放还是提高燃油经济性。重点从以下几个方面考虑。(l)并联驱动的燃油经济性比串联好，而串联方案的排放更佳。目前各国开发混合动力城市客车的直接目的是改善公交客车的排放。根据资料

2、统计，欧美前一阶段所生产和研制的混合动力城市客车多采用串联布置方案。(2)串联驱动方案只有电机直接驱动这一驱动形式。电动机在低速时候很好的扭矩特性使串联布置混合动力客车具有很好的加速性能，这对城市客车尤为重要。(3)对于混合动力公交客车而言，在行驶过程会频繁的出现减速和停车等运行工况，相对而言，采用串联布置更利于制动能量的回收。7(4)串联方案特点决定了其对电池的依赖程度更高，但公交客车都是很规律的运行工况使其具有对电池组进行定期维护的条件。(5)串联方案与并联方案相比较的劣势之一，是电池、电动机、发动机、发电机的功率较

3、大，从而使整车的质量和成本上升幅度较大，但这种上升幅度对大客车的影响相对较小。(6)串联方案具有“零排放”特性，这使它具有更适合于在排放要求极为严格的中心市区内运行。(7)各自的技术特点决定了串联式混合动力汽车特别适合于在市内低速运行、频繁的加速、减速、停车的复杂工况;而并联混合动力汽车更适于路况简单的城市间公路及高速行驶的车辆。2、串联式混合动力公交车控制策略研究7控制策略是混合动力汽车的核心，是混合动力汽车驱动系统发挥最佳性能的关键，它根据汽车行驶过程中对动力系统的能量需求，动态分配发动机与电机系统的输出功率，使发动

4、机尽量工作在最优工作区，当车辆的需求功率较小时，发动机必须将多余的能量输入蓄电池储存起来;在车辆的需求功率较大时，再将蓄电池的电能释放出来。在目前的技术条件下，蓄电池的充放电效率都不高，特别是这样频繁的充放电过程必将造成了很多不必要的能量的损失。所以合理的控制策略和控制逻辑就显得特别重要，其不但可以优化能量流动，而且能够在很大程度上改善SHEV的动力性、燃油经济性、排放性以及续驶里程。串联式HEV控制策略按性质可分为被动性和主动型两大类，被动型能量管理策略是在保证蓄电池和发动机各自工作于其最佳工作区域的条件下被动地满足车

5、辆功率需求的一种控制模式，这种控制模式以提高能量流动效率为主要目的。而主动型能量管理策略在注重提高汽车系统内部能量流动效率的同时，可根据行车环境主动减小车辆功率需求。2.1被动能且管理策略(l)恒温器型(开关型)控制策略恒温器型(Thermostat)控制策略特征为:发动机开机后即恒定地工作于效率最高点，为使蓄电池组工作于充放电性能良好的工作区，预先设定了其充电状态SOC的最大值SOCmax、与最小值SOCmin。当蓄电池SOC≤SOCmin时，发动机启动并进入设定的工作点(最低油耗或最低排放)工作，输出功率的一部分满足

6、车辆驱动功率需求，另一部分功率向蓄电池充电。而当蓄电池SOC≥SOCmax:时，发动机关闭，由蓄电池单独向电机供电驱动车辆。7恒温器型控制策略的优点是发动机的燃烧充分，排放低。缺点是动力蓄电池必须满足驱动电机瞬时功率的需要，其放电电流波动较大，经常出现大电流放电的情况，且蓄电池充放电频繁，对蓄电池使用寿命均有不利影响。其次，虽然APU可以在最优效率点工作，但由于多了能量转换的环节，加上发动机开关时的动态损耗，因而有可能抵消由发动机运行时工作效率最高所带来的好处，使得系统总体的损失功率变大，能量转换效率趋低。这种能量管理策

7、略对发动机有利而对动力电池无利。(2)功率跟随型控制策略功率跟随型(Power-Follower)控制策略由APU全程跟踪车辆功率需求，发动机总保持运转，这与传统汽车的行驶相似。功率跟随型能量管理策略的优点是蓄电池容量被减小到最小程度，因而蓄电池重量相对恒温器型策略来说减轻了许多，从而在很大程度上减小了汽车行驶阻力，此外由于蓄电池充放电次数减少而使得系统内部功率损失相应减少。缺点是APU必须满足续驶里程内的所有功率要求且要做出快速响应，发动机必须在从低到高的整个负荷区范围内运行，这些都损害了发动机的效率和排放性能(尤其在

8、低负荷区)。因此，该控制策略对蓄电池有利而对发动机不利。(3)恒温器十功率跟随型控制策略恒温器十功率跟随型控制策略基本思路为:当发7动机在SOC较低或负载功率较大时均会启动，当负载功率较小且SOC高于预设的上限值时，发动机被关闭，在发动机关停之间设定了一定范围的状态保持区域，这样可以避免频繁关停。发动机一旦启动便在相