第六组 12米气电公交混合动力优化选型与经济性优化

12米气电公交混合动力优化选型和经济性优化目录一、课题组员介绍二、课题背景及意义三、公交工况介绍、分析四、混合动力发动机选型CRUSE模拟五、混合动力后桥优化CRUSE模拟六、混合动力电机选型

七、混合动力电池的选型八、经济性优化九、价值评估及意义

课题组员介绍产品应用开发部动力总成科邱良胜工程研究院新能源动力研发所王东栋工程研究院试验室赵涛工程研究院系统与零部件研发所柯建锋动力公司谢能金课题背景--混合动力技术产生的背景总量丰富、人均少、多水、富煤、少气、缺油、薄地；我国原油开采量近些年维持在2亿吨上下，难以大幅提高。以此速度，我国石油开采年份仅约20余年，即使算上未探明储量等因素，可开采时间亦很短，有短时耗尽之忧！根据2009年7月出版的中国社会科学研究院《能源蓝皮书》报告预测，预计10年后我国原油的对外依存度将达到64.5%；燃油经济性的法规和CO2排放控制的需要；课题背景--为什么要采用混合动力？传统内燃机有害排放和温室气体排放噪声与振动不可再生能源的枯竭纯电动续驶里程能源补充电能来源燃料电池成本高可靠性课题选题意义市场需求市场上匹配玉柴混合动力的汽车厂家达到14家；提高玉柴系统的市场竞争力；规范标准需要为了满足使用要求，有必要建立配套规范；混合动力城市公交路况分析用途：城市公交车使用环境：车多拥堵，立交桥上坡较陡，停车靠站较多。使用特征：起步频繁，换挡频繁，怠速时间占比大。使用工况：绝大部分时间在中低符合运行。对混合动力系统的特殊要求：回收制动能量。城市公交车工况分析武汉公交发动机转速——档位曲线图从图中可以看出公交车运行的特点起步、换挡频繁。转速变化剧烈。驾驶循环很短。混合动力发动机选型CRUSE模拟8混合动力发动机选型CRUSE模拟：根据城市公交的路况特点，我们对6JN210-40、6GN260-40两款发动机进行混合动力发动机选型CRUSE模拟计算。两款发动机所借用的整车配置混合动力发动机选型CRUSE模拟9两款发动机的万有特性曲线图混合动力发动机选型CRUSE模拟混合动力客车模型计算时使用的路普（根据目标市场采集的实际路谱）根据整车配置和发动机性能为计算搭建的CRUSE模型混合动力发动机选型CRUSE模拟11CRUSE模拟计算结果的对比：动力性：两款发动机都具备超越一般公交车需求的动力性，6GN混合动力的动力性稍显富余经济性：6JN210-40混合动力无论是等速油耗还是循环油耗都好于6GN260-40混合动力发动机选型CRUSE模拟两款发动机的工况分布十分相近，都在中低符合区域运行6JN210-40分布在高负荷的工况更多，工况更好。所以循环油耗也低于6GN260-40。6GN260-406JN210-40混合动力发动机选型CRUSE模拟对两款发动机进行CRUSE模拟计算后我们发现

动力性：两款发动机均能满足使用

经济性：6JN210-40较好

工况分布：6JN210-40较好所以我们选择6JN210-40发动机，然后进行后桥优化模拟计算混合动力后桥优化CRUSE模拟14对6JN210-40发动机进行后桥优化模拟。在此我们选择了4.1、4.875、5.13、5.571四种速比的后桥进行计算计算时使用的整车配置混合动力后桥优化CRUSE模拟混合动力后桥优化CRUSE模拟15CRUSE模拟计算结果的对比：动力性：四种后桥配置的动力性均能满足使用，但4.11后桥动力性稍小。经济性：速比越小等速油耗越低，5.13后桥的循环油耗最好。混合动力后桥优化CRUSE模拟16对四种后桥进行工况分析：从工况分布图中可以看出四款后桥的负荷都很低，相比之下，配5.13后桥的工况负荷最好，所以循环油耗也较好。对于起步频繁的公交车，2档或3档原地起步时加速度在0.4-0.8之间。5.13后桥配置的汽车加速度分布图。混合动力后桥优化CRUSE模拟工况分布图174.114.8755.135.571电机选型三款电机具体参数：参数A型电机B型电机C型电机最大扭矩600Nm400Nm790Nm最大/持续功率100kW/50kW60kW/30kW120kW/92kW额定/最高转速1450/2500rpm1450/2500rpm1450/2500rpm最高转速3000r/min3000r/min3000r/min拐点转速1450r/min1450r/min1450r/min冷却方式水冷水冷水冷输入电压250～400Vdc250～400Vdc250～400Vdc电功率比中混中混深混电机外特性曲线在拐点转速1450r/min以下，电机扭矩可以达到最大；混合动力整车特性原发动机混合动力发动机电机混合动力发动机＋电机电机选型确定根据12米公交车的应用场合，整车驱动功率应该180kW左右；前面确定6JN210-40发动机经济性最优，但动力性稍差，可以匹配B型电机：最大功率：60Kw，额定功率30Kw，最大扭矩400N.m;电池容量的确定参数电池A电池B电池C材料锰酸锂磷酸铁锂磷酸铁锂模块容量16A.h24A.h40A.h额定电压362V346V346V连接方式98串2并108串4并108串4并持续放电电流160A200A160A最大放电电流200A300A200A冷却方式风冷风冷风冷动力电池的基本参数：电池容量确定根据确定的电机功率峰值为60Kw;三种电池均满足使用要求，从成本、经济性考虑，可选用16A.h的盟固利电池；经济性优化—路谱分析从统计的数据可以看出，发动机怠速工况的时间占整个工况的53%;发动机转速工作区间为1200～1300r/min，效率最高，发动机运行工况在1200～1400r/min,效率较高，这与电机参与助力有关，可见尽可能多的让电机参与助力，可以有效提高效率；经济性优化—路谱分析电机在1000转以上助力效率与回馈效率均较大，为了更合理的分配电量的使用，尽可能将电量分配到高效段使用；经济性优化—标定优化针对公交运行工况，起停频繁、怠速工况较多，扩大EV电动的转速范围;扩大发动机运行时间比例转速段的电机助力，提高发动机的运行效率；在中、高速段尽可能增加外特性助力；经济性优化—优化结果对比优化前后、气耗情况对比：经济性优化—结论在传统发动机的基础上，通过电助力，有效的改善发动机的负荷率，能够使发动机的工作在更高效的工作区间；通过合理的电助力分配和Stop-go功能的使用，在原混合动力的基础上，每百公里