一種電—?dú)獯?lián)混合動(dòng)力客車動(dòng)力系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

4.3 蓄電池參數(shù)選擇

假設(shè)APU恒定發(fā)出平均發(fā)電功率為38.9kW，其它部分由蓄電池補(bǔ)充，則可以計(jì)算出蓄電池最大放電電流及持續(xù)時(shí)間。經(jīng)計(jì)算，蓄電池最大放電電流為332.7A，最大放電功率為127.8kW。各放電電流持續(xù)時(shí)間如表3所列。

由于電動(dòng)機(jī)最大回饋功率為150kW，蓄電池充電功率約為135kW，充電電流為351A，假設(shè)制動(dòng)過程中最大限度發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的回饋制動(dòng)能力，則計(jì)算出的蓄電池最大充電電流及持續(xù)時(shí)間如表4所列。

根據(jù)表3和表4的數(shù)據(jù)，選擇了有色金屬研究院研發(fā)的80Ah鎳氫蓄電池，其額定電壓為384V，短時(shí)間最大放電電流和最大充電電流基本滿足需求。

5 整車仿真驗(yàn)證

為了對各零部件的選型進(jìn)行驗(yàn)證，建立了整車仿真模型，如圖6所示。由城市公交駕駛循環(huán)計(jì)算出電動(dòng)機(jī)所需功率并傳送給整車控制器，再由整車控制器決定APU和蓄電池之間的能量分配，電動(dòng)機(jī)根據(jù)實(shí)際接收的指令和APU、蓄電池當(dāng)前實(shí)際發(fā)出的功率計(jì)算出實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩，傳送給底盤一路面模型以計(jì)算車速。

　　通過仿真計(jì)算，得出整車的最高車速≥70km/h，0～50km/h的加速時(shí)間為16.7s，最大爬坡度為22%，整車動(dòng)力性均達(dá)到了技術(shù)指標(biāo)的要求。圖7為仿真得到的混合動(dòng)力客車加速過程。

整車的經(jīng)濟(jì)性通過運(yùn)行城市公交循環(huán)來檢驗(yàn)選擇開關(guān)式和功率跟隨式相結(jié)合的優(yōu)化控制策略使整車模擬連續(xù)運(yùn)行5個(gè)城市公交循環(huán)，得到整車燃料消耗量和蓄電池SOC值的變化，如圖8所示。

5個(gè)工況循環(huán)后，共消耗燃料7.47kg，SOC值從80%下降到66%。對于蓄電池電量的改變量，采用如下公式換算為燃料消耗量：

式中，MbattHCNG為等效燃料消耗量，kg；Ek為消耗的電量，kW·h；QHCNGIow為HONG的低熱值，J/9；ηAM為APU的平均發(fā)電效率。

根據(jù)公式將下降的SOC值折合為燃料，消耗，得到5個(gè)工況循環(huán)后燃料消耗為8.20kg；折合百公里燃料消耗為28.1kg。

CNG基礎(chǔ)車型百公里燃料消耗為33.2kg，混合動(dòng)力城市客車比基礎(chǔ)車型節(jié)省燃料15.4%，達(dá)到了技術(shù)指標(biāo)的要求。

目前，對于傳統(tǒng)大型客車排放性能的測試主要采用發(fā)動(dòng)機(jī)工況法。串聯(lián)式混合動(dòng)力客車采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)沒有直接機(jī)械連接，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的工作區(qū)域可以得到較大改善。根據(jù)仿真分析，在城市公交駕駛循環(huán)工況卞，發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速時(shí)間可以縮短到傳統(tǒng)車的10%，發(fā)動(dòng)機(jī)主要工作在1200～1500r/min的高效區(qū)域，避免了在低負(fù)荷和高負(fù)荷工況下運(yùn)行，因此其HC和CO的排放明顯比基礎(chǔ)車型降低。

6 結(jié)束語

介紹了一種基于駕駛循環(huán)對混合動(dòng)力電動(dòng)客車進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的方法。通過城市公交駕駛循環(huán)數(shù)據(jù)和整車既定參數(shù)，計(jì)算出整車動(dòng)力系統(tǒng)主要零部件（電動(dòng)機(jī)、APU、蓄電池）的參數(shù)，為零部件選型提供了依據(jù)。建立了整車仿真模型，對整車零部件的選型結(jié)果進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，所選擇的零部件可以滿足整車動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性技術(shù)指標(biāo)和城市公交駕駛循環(huán)的需要。