第六组-12米气电公交混合动力优化选型和经济性优化

1、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

2、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

3、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

4、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,11,CRUSE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。,6GN260-40,6JN21

5、0-40,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,15,CRUSE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

6、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,17,4.11,4.875,5.13,5.571,电机选型,三款电机具体参数：,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

7、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,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12001300r/min，效率最高，发动机运行工况在12001400r/min,效率较高，这与电机参与助

8、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，每百公里可以节约4m气,节能效果可达到10%左右；,价值评估及意义,通过合