混合动力客车（共10篇）
混合动力客车 篇1
混合动力汽车是指那些采用传统燃料的, 同时配以电动机/发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。按照燃料种类的不同, 主要又可以分为汽油混合动力和柴油混合动力两种。目前国内市场上, 混合动力车辆的主流都是汽油混合动力 (公交客车的主流是柴油混合动力) 。
一、我国新能源汽车的行业政策
新能源汽车作为实现节能减排的主力军, 受到我国中央和地方各级政府的重视, 先后出台了一系列的产业政策和规划来推动、规范和帮助新能源汽车产业的发展。2007年12月, 国家发改委颁布了《产业结构调整指导目录 (2007年本) 》, 其中将新能源汽车正式列入发改委的鼓励产业目录。2009年1月, 财政部联合科技部下发了《关于开展节能与新能源汽车示范推广的通知》 (财建[2009]6号) , 决定在北京、上海、重庆、长春、大连、杭州、武汉、深圳、合肥、长沙、昆明和南昌等13个城市开展节能与新能源汽车示范推广试点工作。2009年6月, 工业和信息化部颁布了《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》, 为新能源汽车动力划分了成熟度, 进一步明确了新能源汽车的准入条件和发展规划, 为我国新能源汽车在2009~2011年的发展指明了方向。
从2001年起, 中国就已将电动汽车研究开发列入了国家“863”计划重大专项, 其中一汽、东风、中通等企业先后被列入国家“863”计划中的混合动力电动客车项目。政府主管部门的大力推动之下, 准入瓶颈已经消除, 《混合动力电动城市客车》标准也已经正式发布, 混合动力客车成为行业热点。
二、我国主要混合动力客车生产厂家分析
混合动力客车是新生事物, 一大批客车企业 (或与客车相关的企业) 开始规划并开发混合动力客车。据不完全统计已有17个省 (市) 的30多家企业开始涉足混合动力客车。目前我国混合动力客车已经实现量产的厂家情况如下:
1. 北汽福田汽车股份有限公司北京客车分公司
成立于2003年9月16日, 系北汽福田汽车股份有限公司的一个专门致力于研发、生产制造、销售大中型客车及底盘的SBU型事业部。北京厂区位于北京昌平区沙河镇沙阳路, 现有固定资产总额2.88亿元, 资产总额6.9亿元, 占地面积17万平方米, 建筑面积7.8万平方米。2008年1月11日, 该公司30辆福田欧V混合动力客车正式交付广州第一巴士公司使用, 拉开了中国混合动力客车商品化的序幕。目前, 欧V混合动力客车已经在广州、北京等地实现批量销售。北京公交集团与福田汽车签署采购协议, 分批购进450辆新能源混合动力欧V客车和350辆该型号的客车底盘。其动力总成系统技术主要依托美国伊顿公司。
2. 湖南南车时代电动汽车股份有限公司
成立于2007年7月, 注册资本1.6亿元。主要股东有南车株洲电力机车研究所有限公司 (简称株洲所) 、清华大学、三一集团。位于在湖南株洲国家高新技术开发区栗雨工业园, 占地面积288亩。其战略定为电动车辆电传动系统及关键零部件技术工程化。目前该公司投入长株潭地区运营的混合动力客车已突破100台。其动力总成系统技术主要依托株洲所在轨道交通领域长期积累的核心技术 (电机及其控制技术、变流技术、网络控制技术等) , 并对其进行消化、移植, 拓展到电动汽车领域。
3. 一汽客车有限公司
一汽客车有限公司由一汽客车大连客车厂、一汽客车 (无锡) 有限公司、一汽客车 (成都) 有限公司3个整车生产基地及长春底盘生产研发基地组成。一汽从1999年开始着手混合动力技术研究, 2002年在科技部的支持下, 启动了混合动力城市客车研究开发项目, 自主完成了功能样车、性能样车和产品样车三轮开发。2009年4月6日, 新型解放牌CA6120URH1混合动力城市客车在一汽客车长春中试基地下线。大连已经购置了150辆油电混合动力城市客车, 这批车主要由一汽客车大连客车厂生产。100辆气电混合动力客车将在长春市投入使用, 这批车主要由一汽客车 (无锡) 有限公司制造。一汽客车有限公司的混合动力客车属于自主科技产品, CA6120URH车采用双轴并联结构、双重动力技术。
4. 东风电动车辆股份有限公司
成立于2001年10月, 主要股东有:东风汽车股份有限公司、湖北省高新技术发展促进中心、武汉经开投资有限公司、武汉华中科技大产业集团有限公司、武汉理工大产业集团有限公司、武汉东电投资管理有限公司、武汉火炬科技投资有限公司, 位于国家级的武汉经济技术开发区 (武汉市汉阳沌口) 。截止2009年6月份底, 东风电动车公司已经累计为武汉公交集团提供了近100辆混合动力公交车。东风混合动力客车属于自主科技产品, 主要结构是并联方式。
5. 深圳市五洲龙汽车有限公司
成立于1987年, 属于民营企业, 位于深圳市龙岗区宝龙工业城, 公司占地面积10万平方米。2001年开始进行混合动力客车研发。2008年11月底至2009年4月, 五洲龙为深圳802线投放了23辆混合动力客车, 向深圳公交提交400辆混合动力客车。五洲龙混合动力客车也向其它国家出口。五洲龙混合动力客车属于自主科技产品, 其技术路线, 并联方式、串联方式、混联方式都涉及。
6. 中通客车控股股份有限公司
中通客车控股股份有限公司是一家股份制公司, 具有三十七年生产大中型客车的历史, 公司位于山东省聊城市建设东路10号, 并于2000年1月13日在深圳证券交易所成功上市, 是我国客车行业最早的上市公司之一。目前, 公司拥有总资产12.3亿元, 净资产4.6亿元, 总股本2.385亿股。2010年中通公司为济南市生产300辆混合动力客车。
7. 其他厂家
中国客车行业主要排名在前位的客车厂, 都在研究混合动力客车, 也有样车出来, 但没有形成量产规模。主要原因是, 目前13个节能与新能源汽车示范推广工作试点, 尤其是混合动力公交车都是当地政府在买单。有些主流客车厂所在省份的大城市 (如河南郑州、江苏南京) 没有列入13个节能与新能源汽车示范推广工作试点之中;另一原因是, 没有得到当地政府的重点支持, 如辽宁省重点支持是一汽大连客车厂研发的混合动力客车, 而丹东黄海没有得到当地政府的重点支持。
三、我国混合动力客车需求分析
近几年来, 我国客车销量呈现上升趋势, 但上升趋势到2008年由于受到国Ⅱ转国Ⅲ和世界金融危机的影响而明显减弱, 而且一开始下降的幅度最大, 然后又逐月减弱, 逐渐呈现回暖迹象。根据中国客车统计信息网显示, 2009年大中客车销售163618辆。我国近几年6米以上客车销量见下图。
新能源汽车领域, 2009年全国产销量分别为5294辆和5209辆, 同比大增120.95%和113.75%, 其中对新能源车增长贡献较大的车型则是商用车。2009年新能源商用车产销量分别为5034辆和4890辆, 在整个新能源汽车市场中占比分别高达95.09%和93.88%, 而据专家推算, 新能源商用车中70%以上为客车产品。由此分析可知, 新能源客车是当前我国汽车行业企业在新能源领域研发生产和竞争的重点与焦点。从我国现有的混合动力客车来看, 还是主要集中在公交客车上。近几年的我国6米以上的大中型公交客车销量见下表。
单位:辆
目前, 政府有关部门对于混合动力客车的推广问题提出了一个“替代三成”的目标值。也就是说:未来几年, 混合动力客车将可能占大中型客车总量的30%左右。从我国大中型客车的发展趋势来看, 在未来的几年, 6米以上的大中型客车销量将达到20万辆左右, 则对混合动力客车的需求量将可能达到6万辆左右, 其中仍将以公交车为主。综上所述, 混合动力客车市场前景还是较好的。
混合动力客车 篇2
能源危机与城市环境污染的日益加剧对城市公交客车的能耗与排放要求越来越严格,传统的公交客车已经无法满足现在的能耗与排放标准,然而纯电动公交客车虽然能够实现零排放,但其电池成本过高,续驶里程不足始终是现阶段难以解决的问题。并联式混合动力客车结构简单,在成本增加有限的前提下,能够很好地降低能耗与排放。并联式混合动力客车通过自动离合器机构将发动机和电动机两动力源集成在一起,两动力源同轴,并联式混合动力客车具有多种工作模式,能够实现不同工作模式之间的灵活切换[1]。
当前,混合动力汽车的能量管理策略和协调控制算法已成为研究的重要方向,合理的能量管理策略对降低能量消耗具有重要意义,模式切换与换挡时的转矩协调控制能够较大程度地改善驾驶舒适性。能量管理策略侧重于通过ISG电机来调节发动机的工作点,使发动机始终工作在高效区域,进而达到节约能源与减少排放的目的。童毅等人针对并联式混合动力汽车离合器接合、变速器换挡过程中的汽车转矩管理策略和协调控制算法进行了研究[2]。古艳春等人采用了基于逻辑门限值的能量管理策略,并对混合动力汽车起步和换挡过程的转矩协调控制策略进行了仿真研究[3]。戴一凡等人采用了基于优化发动机效率曲线的能量管理策略,但只对纯电动行进中启动发动机过程的协调控制进行了研究[4]。以上研究采用了简单的逻辑门限值控制策略,侧重于发动机局部最优,并且只对部分工作模式切换的协调控制进行了研究。
本文以国家863计划科技攻关项目中度混合动力客车为研究对象,为了达到最优的燃油经济性目标,以动力系统效率最优兼顾荷电状态(State of Charge,SOC)平衡为实现方法[5],对基于自动变速器(Automated Mechanical Transmission,AMT)的并联式混合动力系统工作模式区域进行划分,并制定出相应的能量分配控制策略,计算出在中国典型城市公交工况下任意车速的需求功率,并将需求功率合理地分配给发动机与电机。同时,本文对中国典型城市公交工况下工作模式之间切换的转矩协调控制算法进行了研究。以上研究可以实现工作模式切换过程动力传递的平稳性控制和循环工况油耗最优控制[6]。
1 并联式混合动力系统结构
本文研究的并联式混合动力客车的动力系统如图1所示。系统中发动机输出轴与自动离合器、ISG电机、AMT相连,ISG电机集成在自动离合器与变速器中间,ISG电机既可作为发电机又可作为电动机,驱动力矩通过AMT输出,经车桥主减速器传递至车轮。
通过控制发动机、电机、离合器、变速器的工作状态,该混合动力系统可实现多种工作模式,见表1。由表1可知,该混合动力系统可实现纯电驱动、发动机单独驱动、行车充电、停车充电、联合驱动以及制动回馈工作模式。
2 模式切换转矩协调控制
并联式混合动力客车由静止启动,首先进入纯电驱动模式,当车速信号与加速踏板信号大于设定阀值时,车辆由纯电驱动模式进入并联驱动模式。如果没有转矩协调控制,车辆由纯电驱动模式切换进入并联驱动模式时,离合器结合与变速器换挡会存在很大的冲击,驾驶舒适性很差。通过在模式切换过程中合理地控制ISG电机的转矩变化能够很大程度降低离合器结合与变速器换挡的.冲击,进而改善驾驶舒适性。如图2所示,给出了工作模式切换的整个控制过程。 3 整车能量管理控制策略
整车能量管理控制策略是以燃油经济性为主要目标,结合动力电池的SOC状态、车速信息、负荷信息等因素进行能量分配与工作模式切换的一种控制策略。其原则主要是通过纯电驱动、行车充电、混合驱动等工作模式调节发动机的工作点,使发动机大部分时间工作在高效区域,通过让电机参与制动将制动过程中的一部分能量回馈给动力电池,从而达到节油的目标。
3给出了详细的控制策略示意图。
如图3所示,黑色曲线为车速曲线,蓝色曲线为SOC状态曲线。此控制策略中的时间轴并非真正试验时的时间轴,此时间轴没有实际意义,只是用于说明不同工作模式之间的切换情况。整车能量管理策略具体描述如下:当车速≤u且n≤SOCu且n≤SOCu且n≤SOC且b≤loadw且load=0时,即车辆进入制动减速或者滑行时,驱动电机进行制动能量回馈,将制动能量回收给电池充电,此时SOC升高,车速低于w时就停止能量回馈,进入全机械制动模式;当SOC 将整车能量管理策略进行转矩解析,如图4所示,表示了在不同转速下的需求转矩与不同工作模式之间的关系。当0≤Treq 表2列出了不同工作模式下,电机与发动机的转矩分配情况。
4 搭建仿真模型
论文发表范文
以中国典型城市公交工况为混合动力客车的试验工况,利用整车性能仿真分析专业软件AVL Cruise进行性能仿真分析。通过AVL Cruise软件搭建整车动力系统模型,并输入整车与各部件的技术参数,通过Matlab/Simulink搭建整车能量管理策略模型,并将整车控制策略模型通过Interface接口与AVL Cruise整车动力系统模型交互实现联合仿真。并联式混合动力客车整车动力系统模型如图5所示。
表3中列出了并联式混合动力客车整车的基本参数。
图6为整车控制策略中并联模式下的能量管理模型,此模型规定了并联模式下行车充电、纯发动机及混合驱动模式的能量分配情况。
5 仿真结果与试验结果对比分析
根据系统效率最优原则,为了获得最低的油耗值,在标定文件中分别对Tm1、Te1、Te2 三条临界负荷曲线乘以一个系数,得出aTm1、bTe1、cTe2。基于纯电驱动电机效率、发动机燃油消耗特性以及SOC平衡的原则,通过调整a、b、c三个参数进而得到不同的纯电驱动、行车充电及混合驱动临界负荷曲线,分别进行仿真分析。表4中列出了三组不同参数下的仿真油耗值,对比之后在参数三(0.8、0.9、1.1)下的油耗值最低为28.8 L/100 km,进而获得了最优的临界负荷曲线。
通过仿真分析,可以得到在整个循环工况下不同节油方式对节油率的贡献情况,见表5。基准传统车型工况油耗为42 L/100 km,通过减小发动机规格(由传统车6.7 L发动机减小到3.8 L发动机)可以实现15.7%的节油率。在中国典型城市公交工况下,通过发动机快速启动可以实现在车速<10 km/h时,发动机始终处于停机状态,进而可以实现5%的节油率。在中国典型城市公交工况下,通过低速纯电(10 km/h以下为纯电工况)与制动回馈(当5 km/h<车速>
将参数三下的发动机工作点、发动机的外特性以及发动机的万有特性曲线表示在同一图中,如图7所示。从图中可以看出,发动机90%以上的工作点都分布在了发动机效率高于38%的区域。由此可见,其系统效率达到了最优值,中国典型城市公交工况下的燃油经济性能最好。
将参数三(a3,b3,c3)对应的a3Tm1、b3Te1、c3Te2临界负荷曲线应用到试验样车中进行油耗试验,试验所得在公共典型城市公交工况下的综合油耗为28.9 L/100 km,相对基准传统车型油耗42 L/100 km,节油率达到了31.2%,节油效果明显。
6 结论
通过分析并联式混合动力客车的动力系统结构特点,搭建了基于AVL Cruise的整车动力系统模型以及基于Matlab/Simulink的控制策略模型,并
设计了基于参数化调节的能量管理控制策略。使用AVL Cruise与Matlab/Simulink进行联合性能仿真分析,计算整车基于中国典型城市公交工况下的油耗,并进一步在试验样车上进行试验验证,结果表明:
混合动力客车 篇3
摘要：由于城市特殊的运行工况，单纯的基于规则控制策略很难从城市复杂的工况中获取最佳燃油经济性以提高一款新型混联式混合动力客车燃油经济性为目的，为了更好地适应城市复杂的行驶工况，制定了一种工况自适应实时优化控制策略.根据等效燃油最小控制策略思想结合新型混联式混合动力客车的结构特点构建发动机与电池间的功率分配实时优化算法，针对城市循环工况的特点选定了4种典型的工况类型，并获得不同行驶工况和等效燃油转换系数及油耗的关系，经分析发现每一行驶工况都存在相应的等效燃油系数使得其油耗最低，因此采用LVQ神经网络模型对各工况特征参数进行学习训练以进行实时工况识别，利用工况识别的方法获取当前运行的工况类型并选择相对应的等效系数进行周期性更新以期达到最佳燃油经济性，从而实现对不同工况的适应性.仿真结果表明：其燃油经济性比单纯的能量管理优化控制策略提高了8.55%，同时电池SOC能够控制在预定的范围内运行.
关键词：客车；混合动力传动；控制策略；工况识别
中图分类号： U462.3文献标识码：A
混合动力客车 篇4
串联型混合动力公交客车多能源系统各部件参数设计原则:要在满足汽车动力性能要求的前提下,从降低整车燃油消耗和排放,并减少发动机、发电机、电动机和动力电池组的重量及成本等方面综合确定。表1为动力系统设计的初始参数。
1. 发动机功率的确定
串联型混合动力公交客车的发动机功率可根据满足汽车最高车速的行驶要求所确定。按满足汽车最高车速75km/h的行驶要求计算发动机功率,即
式中,eP为发动机功率,kW;um为最高车速,km/h;g为重力加速度,m/s2。计算得发动机功率eP=114 kW。最终确定某款柴油发动机,功率为117 kW,图2为该发动机的万有特性图。
根据发动机万有特性图可作出最低油耗曲线,发动机将被控制在该曲线上一个较最低油耗区域工作,此时发动机可被控制的最大功率eP_ctl为107kw(1700rpm,600N.m)。
3. 发电机特性的确定
发电机输入功率一般应能传递发动机最大功率,本设计方案将发电机的额定输入功率取为能传递发动机被控制运行的最大功率
为可靠起见,取Pg_in=110kW。
发电机在恒转矩区应能传递发动机的最大转矩,根据发动机万有特性图,发动机最大转矩为600N.m,因此发电机额定转矩为
为可靠起见,取Tg_in=575N.m
发电机最高转速应满足发动机的实际最高转速。
发电机的额定输出功率为
圆整为gP-out=100kW
因发电机与发动机同轴布置并联合工作,故发电机的最高效率的转速区要与发动机的相同,尤其在(1300～1700)rpm的常用转速区。
4. 电动机特性和减速器速比的确定
本设计中主减速器速比是已确定的,因此减速齿轮的速比大小应能满足汽车的最高车速要求
式中nnmax为电动机的最大转速,r/min。
为了将减速比设计得大一点以减少电动机峰值转矩,因而可相应减少电动机电流,故最好选用高速电动机,但目前国内的永磁无刷直流电动机在高转速区的恒功率控制比较难,且高速轴承价格较高,因此取电动机连续运行时的最大转速nmmax=5000rpm,因此取ig=1.927。
电动机扩大恒功率区系数(电动机最高转速与额定转速之比)一般在2.5～5范围内,本设计取为2.5,因此电动机连续运行时的额定转速为
电动机连续运行的额定功率应能满足汽车最高车速行驶要求,即
计算得Pmr=79kW,为了能使汽车在一般的沥青或混凝路面上也具有较高的行驶车速,取
计算得Tmr=405N.m
电动机短时间运行的峰值功率应满足短时间运行的最大爬坡度和加速性能要求。
短时间运行的最大爬坡度要求所需要的电动机峰值转矩为
计算得Tmmax=1265N.m
汽车原地起步加速到ua的加速时间t如式(10)、(11)。
当ua≤umr时,
当ua>umr时,
式中,umr为电动机短时间运行的基速nmmr所对应的车速,km/h。
电动机短时间运行的基速选为nmmr=944rpm,因此电动机的峰值功率为
将nmmr、Pmmax值代入式(10)、(11),经编程计算得到0～50 km/h的加速时间t=20.7s,满足加速要求。
5. 蓄电池组参数的确定
5.1 蓄电池峰值功率
蓄电池的峰值功率应满足加速性能要求和短时间最大爬坡的要求。混合动力汽车加速时可以采用以下两种方式:(1)按汽车纯电驱动运行的加速来确定蓄电池的峰值功率,此时发动机关闭,因此蓄电池峰值功率比较大。(2)按发动机-发电机和蓄电池同时向电动机供电的方法实现加速,这样确定蓄电池峰值功率比较小。本设计中的混合动力公交客车为可外接充电式,即插电式混合动力公交客车。考虑到插电式混合动力公交客车的蓄电池容量比普通的混合动力公交客车大,一次加速(如0-50km/h)过程使蓄电池的荷电状态SOC下降较少,且为了避免在汽车起步加速时开启发动机,使发动机处于油耗和排放都较差的动态运行工况,因此原地起步加速时不启动发动机,而采用蓄电池-电动机的纯电驱动运行来加速,则蓄电池放电模式下的输出功率按电动机峰值功率计算
将该输出功率与附件电驱动系统所消耗的功率相加,得蓄电池需要的峰值功率165kW。
5.3 蓄电池容量
考虑到可利用夜间电网对蓄电池组充电,由于夜间电力价格便宜,因此如果将蓄电池组容量设计得大些,可以降低汽车运行的实际能量消耗费用,大大提高了汽车的经济性。但蓄电池组容量过大会导致蓄电池组重量过大,成本增加过多。最终确定了某款锂离子动力电池,标称容量为Q=100A.h,总电压E=516.8v。蓄电池SOC由100%降低到30%为止,汽车满载按30km/h匀速行驶的纯电机行驶里程为
计算得纯电机行驶里程43km。
串联型混合动力公交客车多能源动力系统各部件的设计参数见表3。
6. 结论
本文对串联型混合动力公交客车动力系统的设计依据及方法进行了分析,结合实际设计过程中的经验,将串联型混合动力公交客车当前存在的瓶颈归纳如下:
1)车用发电机产品不成熟。通过与多家电机厂家沟通,现有的发电机产品多用于静态环境,抗震性差,且噪音大,体积大,质量重,并不适合用于汽车;
2)整车空间结构布置比较紧张。与传统车相比较,串联式混合动力客车增加了两个功率较大的电机和一组大容量的动力电池,对于后驱的公交客车,后悬需放置发动机、发电机、电动机以及减速器,而这些受到后悬尺寸的限制,使得后悬空间布置紧张;
3)整车重量增加较多,且成本较高。由于需要两个大功率的电机以及大容量的动力电池组使得串联型混合动力客车重量增加较多,大大降低了客车的载客能力。成本上来看,电池组的价格居高不下,而串联型混合动力客车又对电池组容量要求较高,所以造成整车成本偏高。
参考文献
[1]余志生.汽车理论[M].第三版.北京:机械工业出版社,2004.
铁路客车发电车动力系统 篇5
2.1.1 柴油发电机组
机房内设 3 台 300kW 柴油发电机组。
柴油发电机组能够实现并机运行，为单路提供600kW电能，以应对供电不足的情况。
2.1.2冷却装置
发电车设整体式冷却装置。
内设有三套独立的由散热器组、集水管、风扇组成的装置，与柴油机进出水管相连，构成封闭式冷却水循环系统。
设有轴流式冷却风扇，采用双速异步电动机驱动，电动机功率为18.5kW/380V，当机组出水管温度高于95℃时风机高速为1460rpm，当温度低于85℃时风机低速为960rpm。
2.1.3 控制柜
控制柜主要包括柴油发电机组的启动、发电、供电、冷却、停机、供油、电热、漏电报警等功能。
同时负责：
1.对DC24V、DC48V 蓄电池的充电以及对发电车用电设备进行控制。
2.具有过载、失压、过压和短路等保护功能。
3.柴油机调速，运行状态监控。
能够根据负载功率的大小自动调节发电机组的运行速度，并监控发电机组的运行状态，在出现故障时及时报警。
4.膨胀水箱液位控制显示和报警，防止因为长期运行膨胀水箱出现缺水的情况。
5.柴油机冷却水温、机油压力、油温和超速运转监视、报警或自动停车。
6.上燃油箱油位控制燃油泵自动开、停，油位显示极高、低油位报警。
7. 柴油机启动提醒电铃开关。
因为柴油机组启动时启动电流大、防止机房内有人作业出现事故。
2.1.4蓄电池组
发电车为满足柴油发电机组直流启动电机、应急灯和保护电路的直流供应。
设有DC48V电池组，容量为200Ah，可为车上应急负载供电，并设中间抽头线，对DC24V 启动电路进行电压补偿。
设有DC24V电池组，容量200Ah，为柴油机组启动供电。
三、 燃油、冷却和控制系统
3.1 燃油系统
燃油系统主要由上燃油箱、机组、燃油加热装置和下油箱等组成。
又可以分为上油部分、供油部分和油加热三个部分。
上油部分主要包括一个双桶过滤器，两个电泵、一个手摇泵。
柴油经过油箱的上油口，首先经过滤油器再通过电泵或手摇泵将油泵进上油箱中。
出于冗余考虑，在其中一个电泵不能工作时还能保证系统正常运行。
手摇泵主要是为了上油起始阶段需要先用手摇泵保证电泵能够正常工作，同时能够保证电泵都不工作时手摇泵还可以继续泵油。
供油部分主要由上油箱和过滤器组成。
机组的供油过程是一个连续循环的过程，所以机组的油管设置有进油和回油管，进油管每个机组一个，回油管则是共用一根油管。
供油部分采用双桶油滤器，主要是为保证3个机组的供油管上的.油滤器有一个损坏时，机组正常运行。
油加热部分主要由燃油加热装置和上油箱组成。
燃油加热装置与每一个下油箱都有进回油管通路，且与机组的进水管和排水管相连。
油加热部分主要是借助柴油发电机组排出的热水在燃油加热装置中将油箱中抽上来的油加热到一定温度后，冷水回到机组进水口，加热的油流回下油箱中，防止油因为温度低而出现结蜡现象，进油口安装油温传感器，当油箱内油温低于一定温度时燃油加热装置启动，当高于一定温度时则停止。
3.2 冷却系统
冷却系统主要由冷却塔、膨胀水箱、补水箱和机组组成如图3-1所示，主要分为循环水部分和补水部分。
循环部分主要是机组内流出的高温冷却液经过冷却装置进行冷却再流回到机组中，流体温度主要是由安装在件号13和件号14处的水温传感器来控制，件号14为65℃水温传感器，负责检测冷却装置的出液温度，件号13为85℃和95℃温度传感器，用于检测发电机组出液口的温度，检测信号反馈到主控制柜调节冷却机组的运转情况，当温度高于85℃冷却装置开始运行，当温度高于95℃冷却装置开始全速运行，当冷却装置出液温度低于65℃时停止运行。
这个循环过程，对流体的消耗很少。
补水部分主要分为当机组内循环液消耗后由膨胀水箱为循环液进行补充，当膨胀水箱内液不足时则由补水箱通过手摇泵进行补液。
同时为保证冷却液循环流动顺畅。
3.3 控制系统
燃油系统的供油由选择开关来选择供油方式是手动供油还是自动供油，在自动位置时采用上油箱高低位液位传感器进行控制，如果低位和高位检测信号无效时，油位继续降低或升高时极低和极高位就会立即动作启动或停止燃油泵的工作。
在手动控制时燃油泵将一直工作，将不受检测信号的影响。
冷却装置的风机启动过程分析：由手动开关来选择冷却装置启动方式是手动还是自动，当选择自动时，高速档选择开关常开，当温度传感器检测温度高于85℃时，冷却风扇开始低速运行，当温度高于95℃时时冷却装置高速运行。
当选择手动档时，选择低速时，风机低速运行，将手柄调到高速档，风机开始高速运行，直到按关闭按钮后停止。
结 论
本文通过发电车的制造过程，对发电车上燃油系统、冷却系统的工作情况、各个系统控制电路进行了系统的分析，分析了各个系统的功能描述，通过近的优化和改良基本满足现有25型客车的供电需求。
参考文献
混合动力客车 篇6
混合动力汽车采用发动机和电动机作为动力, 成为解决能源危机和环境污染问题的有效手段[1,2]。发动机、动力电池、电机参数匹配结果的优劣决定着汽车的动力性和经济性[3]。
国内外学者对混合动力汽车动力系统匹配已经开展了一系列的研究, Sheu对混合动力汽车传动系参数匹配进行了研究, 建立了混合动力汽车传动系统参数评价方法[4]。Ehsani提出了并联混合动力汽车的动力总成参数设计原则和匹配方法[5]。S.Rinderknecht结合变速器对混合动力电动汽车的动力参数进行匹配分析[6]。清华大学卢兰光针对混合动力汽车提出了一种基于道路工况和整车功率需求分析的系统匹配方法[7]。重庆大学王锟应用正交试验法, 以车辆的燃油经济性作为目标对气电混合动力客车动力参数进行匹配与优化[8]。
本文针对山区城市道路行驶的油电混合动力客车进行研究, 对其发动机、电机以及动力电池组进行了选型, 对其动力系统参数进行匹配, 并通过ADVISOR软件进行仿真分析。
1 参数匹配的初始条件和要求
1.1 整车参数
某型号油电混合动力城市客车采用并联式结构, 其整车参数如表1所示。
1.2 设计目标
根据城市客车道路循环工况, 并充分考虑山区道路条件, 需增大车辆爬坡能力, 混合动力城市客车的动力性能要求如表2所示。
2 动力系统参数匹配设计
2.1 发动机选型
混合动力城市客车的发动机采用柴油发动机, 提供驱动力, 克服客车行驶阻力, 保证最高车速。
最高车速下的发动机功率计算如式 (1) 。
当混合动力混合客车以20km/h的速度爬坡15%时, 发动机功率需求应满足式 (2) 。
为满足客车0~50km/h加速时间小于35s, 发动机功率计算如式 (3) 。
从满足混合动力客车动力性角度考虑, 发动机功率选择应为Pel、Pe2和Pe3中的最大者。考虑到发动机所带的附件功率及空调负荷 (约10kw) , 并有1%~2%的爬坡功率裕量和10%的功率裕量为动力电池组充电, 因此发动机选取功率按照式 (4) 计算。
通过计算, 并充分考虑动力性因素, 混合动力城市客车发动机选择功率为150kw。
2.2 电机选型
混合动力城市客车发动机采用永磁同步电机, 由于在客车起步时发动机处于低转速, 效率低, 造成高油耗和高污染, 所以混合动力城市客车起步采用电机驱动。
在山区道路条件下, 客车在坡道起步时, 起步转矩不仅克服传动系统的静态阻力和路面静摩擦力, 还要用来克服坡道阻力, 起步之后立即加速, 一般要求起步车速达到3km/h~5km/h, 设计要求客车的最大爬坡度为20%, 混合动力客车电机最大功率计算如式 (5) 。
根据公式 (5) , 计算得出混合动力城市客车电机的最大功率为59kw。
2.3 动力电池组选型
动力电池的主要作用是在车辆起步、怠速等发动机效率较低状态下为电机提供所需能量, 在减速、制动时吸收反馈能量, 本混合动力城市客车选用锰酸锂电池。
客车起步时, 动力电池组以瞬间高功率的形式向电机提供电能, 因此电池组的功率必须大于电机输出的最大功率, 即:
动力电池组用作峰值电源, 能量不能完全地用于向驱动系传递功率, 其SOC值在0.3~0.8之间时, 内阻较小, 动力电池效率较高, 因此, 仅有部分存储在动力电池组的能量得到有效的应用, 动力电池的容量通过能量状态来计算, 即:
因此, 动力电池组的最小容量为5.5kw·h, 功率为66.7kw。
3 性能仿真及结果分析
在仿真软件ADVISOR中建立后驱并联混合动力城市客车模型, 并将匹配参数导入模型, 在UDDS工况循环下进行仿真, 循环工况、发动机转速、电机转矩以及动力电池组SOC值变化情况如图1~图4所示。
从图1~图4中可以看出, 当道路循环工况中车速需求较大时, 发动机与电机共同工作, 动力电池组SOC值下降, 为电机提供能量。当道路循环工况中车速需求明显减小或制动时, 电机进行根据动力电池组的SOC值情况, 提供转矩或者对动力电池进行充电。
整车性能仿真结果与设计要求对比如表3所示。
从表3可以看出, 仿真结果符合匹配设计要求。该混合动力城市客车与同型号传统燃油客车相比, 节油率可达到28.2%, 具有良好的动力性和节油率。
4 结论
根据整车动力性要求, 针对山区城市道路条件下某型号并联式混合动力城市客车的动力系统进行动力系统选型和参数匹配, 并通过ADVISOR软件对该混合动力城市客车进行仿真分析, 结果表明该混合动力城市客车动力性满足设计要求, 适于山区城市道路条件, 且具有良好的燃油经济性。
参考文献
[2]余志生.汽车理论[M].北京:机械工业出版社, 2006:58-59.
[3]景柱, 符纯明, 干年妃.纯电动汽车动力传动系统的匹配与仿真[J].汽车工程学报.2013.3 (1) :54-58.
[4]Sheu K B.Analysis and evaluation of hybrid scooter transmission systems[J].Applied Energy.2007, 84:1289-1304.
[6]RINDERKNECHT S, MEIER T.Electric Power Train Configurations and Their Transmission Systems[C].International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion, 2010:1564-1568.
[7]吴晓刚, 卢兰光.插电式串联混合动力汽车的系统匹配与仿真[J].汽车工程.2013.35 (7) :573-618.
混合动力客车 篇7
中通客车LCK6122PHE是一款插电并联式混合动力城市客车,响应了国家在插电式混合动力汽车领域的发展规划,突出解决大中城市日益突出的燃油供求矛盾和环境污染问题,引领新能源客车在节能与新能源领域的快速发展,具有自主知识产权设计,采用国内外先进成熟稳定的配套总成和设计理念,充分体现了新能源高新技术在节能环保方面的特点,发挥了产品的安全可靠、美观实用、维修方便的优势。
2013年,中通混合动力客车销售近1100台,市场占有率高居行业第二位,该产品立下了汗马功劳。2013年底,在成熟产品基础上进行创新优化和升级推出的此款新产品传承了其高可靠性、高安全性和节能效果,一面世,就得到众多客户的青睐,山东菏泽、济宁等地的批量订单纷至沓来。
该车外形设计采用大圆弧成面、小圆弧过渡的城市公交特点,低入口地板,乘客活动空间大;驾驶采用自动换挡技术,人体工程设计驾驶舱,整体设计国内领先;混合动力系统采用国际先进的插电式同轴并联机电耦合驱动集成与控制系统,布置紧凑,可靠耐用。
不容忽视的是,中通客车LCK6122PHEV采用功率与能量兼顾型的锂离子动力电池技术,具有放电倍率高、充电能力强、纯电动续驶里程长等特点。电池环境舱设计科学,通风散热与防水保温结构具有插电功能,可利用夜间低谷电进行外接充电,次充电续驶里程可达到30km,整车运行噪音低、节能环保、动力强、性价比高、技术领先,可满足不同城市运营需求。
混合动力客车 篇8
伴随着世界经济的不断发展, 能源、环境问题也逐渐凸显, 汽车的节能和减少尾气的排放越来越受到人类的重视。而混合动力汽车有着良好的环保效果、能量效率高等特点, 能很好的缓解能源短缺和改善环境[1]。
混合动力客车离合器是汽车传动系中与发动机直接联系的重要部件, 起到传递动力、保证汽车平稳起步、保护传动系各个零件以防止过载等作用。离合器的主动部件与从动部件依靠两者接触面之间的摩擦作用力传递扭矩[2]。
运用于混合动力上的传统离合器操纵方式及工作工况都发生了很大的变化。传统离合器的操纵方式是离合器踏板控制, 现混合动力离合器取消了离合器踏板, 直接由主控柜控制。混合动力客车存在着两个动力源 (发动机、驱动电机) , 根据混合动力客车行驶工况的不同动力输出不同, 致使着主离合器的工作工况不同。当混合动力客车处于起步阶段、运行速度比较慢时驱动电机单独驱动, 离合器处于分离状态;当混合动力客车处于巡航车速下发动机单独驱动以及混合动力客车处于爬坡、高速行驶时发动机与驱动电机共同驱动汽车时, 离合器处于接合状态;离合器从分离状态到接合状态, 接合的过程中存在着滑擦, 滑擦过程中产生的摩擦功发热、磨损影响着离合器摩擦副的寿命。
文中通过分析计算出离合器的寿命, 以防止离合器的前期损坏而影响汽车的正常行驶, 对提高车辆可靠性和提高经济效益具有很重要的意义。
1 离合器摩擦功、发热量的计算、磨损寿命计算
本文根据现用于市场上常用的混合动力客车离合器, 通过建立离合器的力学模型及其启动工况, 计算出摩擦功和温升, 对其进行寿命的理论分析, 离合器的从动盘总成、压盘总成如图1、图2。
离合器从动盘摩擦片的内径r、外径R分别是r=ϕ230 mm、R=ϕ395 mm, 摩擦副的工作面积S=0.081 m2, 压紧力F=11 000 N。
1.1 离合器的力学模型及启动工况
混合动力客车离合器主动部分连接发动机飞轮, 从动部分连接驱动电机主轴。混合动力客车起步前, 离合器分离, 起步加速时仅由驱动电机驱动汽车, 动力由传动轴传递给驱动桥, 当混合动力客车达到一定车速时, 离合器主动部分和从动部分开始接合, 发动机开始驱动, 离合器接合过程中分为三个阶段:
第一阶段, 离合器主动部件和从动部件克服自由行程;
第二阶段, 离合器的主动部件和从动部件开始接触, 处于滑磨阶段, 摩擦副之间的轴向压紧力逐渐达到最大, 摩擦力矩也随着逐渐增到最大, 此时离合器的主动件与从动件未达到同一转速, 由于分离气缸的回程速度快, 致使这个阶段的滑磨时间很短;
第三阶段, 离合器的主动部分与从动部分在摩擦力矩的作用下, 它们的转速差逐渐降低, 并达到同一转速。
分析离合器的力学模型, 发动机连接离合器的主动部件, 离合器的从动部件连接驱动电机及整车。
根据混合动力客车离合器的工作特点可知, 接合过程中的第二阶段时间忽略 (传统车离合器是由离合器踏板控制, 在控制时脚慢慢松开踏板离合器慢慢结合, 混合动力客车上的离合器结合过程是气缸直接放掉, 结合时间很短) , 离合器磨损阶段主要分布在离合器接合过程中的第三阶段 (t1~t3) 。
接合过程如图4, 首先是从t0~t1时刻, 离合器的主动部分和离合器的从动部分还没接触的自由行程端;其次是t1~t2时刻, 离合器的主动部分和离合器的从动部分开始接触, 主动部分的转速逐渐降低, 从动部分转速开始上升, 然后转速达到一样;最后是t2~t3时刻, 主动部分和从动部分的角速度同步上升到工作角速度。
动力学分析, 建立动力学方程:
T0:发动机的驱动转矩, N·m;
TC:摩擦原件所传递的计算扭矩, N·m;
Tt:需传递的负载转矩, N·m;
J1:主动部分转动惯量, kg·m2;
J2:从动部分转动惯量, kg·m2;
ω1:主动部分起始角速度, ;
ω2:从动部分起始角速度, rad/s。
上二式积分后, 使二式相等, 求得离合器的接合摩擦时间:
由某公司提供的混合动力客车数据如表1所示。
经过计算可得离合器的接合摩擦时间t=0.19 s, 相对于传统车的滑擦时间小很多。
1.2 离合器的摩擦功与温升
离合器在接合传递扭矩的过程中, 有滑动磨擦的存在, 从而产生大量的热, 产生的热量还未来得及散发, 会使得离合器摩擦副温度急剧上升, 将改变离合器的摩擦系数, 加剧离合器的磨损, 影响离合器的使用寿命, 因此离合器的摩擦功不能超过许用摩擦功, 温升不能超过许用温升。
摩擦功的计算公式:
计算得摩擦功Am=2 416.4 J。
摩擦表面一次接合的单位摩擦功平均值:
S:一个摩擦副的工作面积;
z:摩擦副对数;
计算得摩擦功的平均值A=14 916 J·m2,
小于允许摩擦功AP=5×105。
一次接合终了时的平均温度:
t0:接合开始时摩擦片的平均温度, ℃ (取20℃) ;
Δt:当主、被动片热量和导热系数相同时, 所有摩擦功转化为热的一次接合温升, ℃;
α1:热量分配系数, 各零件所吸收的热量对总热量的比值, 单片从动盘取值为0.5;
m:离合器吸收热量部分的零件质量, kg;
c:铸铁的比热容, 540 J/ (kg·k) 。
计算得tp=20.43℃;
在高转速接合时, 为了防止摩擦副产生胶合, 应验算pv值, p摩擦副表面的压强, v摩擦副表面的平均圆周速度, p=F/S=135 802 Pa, v=rp·ω1=12.2 m/s, pv=1 652 370 Pa·m/s=1.6 MPa·m/s, 小于许用值2 MPa·m/s。
1.3 离合器的磨损寿命计算
在压盘与从动盘、飞轮与从动盘接触压紧传递扭矩的过程中, 由于滑动摩擦的存在, 致使着从动盘上的摩擦片磨损, 为了防止摩擦离合器磨损转速率过大, 针对于载荷大、接合频率的离合器, 应该计算离合器的磨损, 对应的磨损系数不能超过离合器摩擦片材料的许用磨损系数:
Am:离合器一次接合产生的摩擦功2 416.4 J;
Z:每分钟离合器接合次数 (取9次, ) min-1;
Sa:总的摩擦面积 (2S) 162 000 mm2;
εp:摩擦片许用摩擦系数0.6。
计算得ε=0.134小于许用摩擦系数εp。
离合器寿命接合次数, 根据离合器每一次接合过程中损失的材料进行计算, 每一次接合过程中的摩擦功以及摩擦材料的磨损率都对离合器的寿命有着很大的影响, 寿命期内离合器的接合次数
V:磨损限度内摩擦片磨损的总体积, mm3 (由离合器摩擦片的内径r、外径R分别是r=ϕ230 mm、R=ϕ395 mm, 去磨损厚度1 mm, 可得V=810 000 mm3) ;
Am:离合器接合一次产生的摩擦功24 165 J;
Kω:离合器摩擦材料的磨损率 (使用的是铜基粉末冶金材料Kω=4.5×10-5mm3/J) 。
经计算可得N=7.45×105次, 据统计离合器每天接合的平均次数为600次, 那离合器的使用寿命为3.4年。
2 离合器膜片弹簧的寿命计算
当混合动力客车处于纯电动工作状态时 (驱动电机单独驱动) , 混合动力客车离合器处于分离状态, 分离的时间相对于传统车要大的很多, 离合器处于分离状态时外载分离轴承压紧膜片弹簧, 当发动机开始驱动时离合器接合, 离合器外载消失, 正因为这种外载是在不断地交变循环的作用才使膜片某些部位应力水平下降, 产生塑性变形, 甚至使材料受到破坏, 造成膜片弹簧的疲劳损伤, 膜片弹性失效。
2.1 膜片弹簧的受力分析
膜片弹簧的结构主要由分离指和碟形弹簧组成, 为了研究膜片弹簧的塑性变形及疲劳寿命, 必须研究膜片分离的应力与变形规律, 根据大量的试验证明:膜片弹簧受循环交变载荷时, C点处最容易产生疲劳破坏, 那就需要研究C点处应力分布及应力变形规律, 如图5。
R:大端半径;
r:碟簧部分内径;
h:碟簧内锥高;
E1:膜簧钢板厚;
L2:膜簧外支承半径;
L1:膜簧内支承半径;
re:分离加载半径;
B1:分离指舌尖切槽宽;
B2:分离指舌根切槽宽。
根据离合器厂家提供的离合器图纸得到的数据:
膜片弹簧碟形部分子午剖面四个角点A、B、C、D处的切向应力σ与大端的变形量λ1存在着一定的关系, 工程上普遍采用用的A-L公式:
E:弹性模量2×105MPa
μ:泊松比0.3;
λ1:弹簧外支撑处变形。
2.2 膜片弹簧的安全寿命计算
由上述可知, 膜片弹簧最容易发生疲劳破坏的点是C点, C点处的应力幅值σa, 平均应力σm,
λ1 min摩擦片接合时大端的变形量5.3 mm, λ1 max摩擦片彻底分离时大端的变形量11.5 mm。
表示膜片弹簧疲劳破坏危险点的循环应力状态, 运用上述公式 (10) 、 (12) 、 (13) 、 (14) 计算出σC max=273 MPa、σC min=765 MPa、σa=241 MPa、σm=519 MPa、σd=572 MPa, 选取膜片弹簧材料是60Si2Mn A, 查找MASTA软件材料库, 确定材料的S-N曲线,
求得N=3.01×106, 达到膜片弹簧的使用寿命。
3 结论
通过从离合器的工作工况进行分析, 计算出离合器的摩擦功、离合器的发热量均在允许范围内。从离合器摩擦片磨损的角度分析出离合器的磨损寿命, 在混合动力客车城市行驶工况下得出离合器的寿命大概在3.4年左右。分析离合器膜片弹簧的疲劳寿命, 得出离合器的膜片弹簧在混合动力客车工况下的加载次数很长, 不容易破坏。得出现有的离合器可以满足混合动力客车离合器的基本工况要求。
摘要：现阶段混合动力客车数量逐渐增大, 运用于混合动力客车上的离合器沿用了传统离合器, 而混合动力客车上离合器的使用相对于传统客车发生了变化。针对现用于混合动力客车上的某传统离合器进行研究, 根据离合器的工作工况, 从离合器的摩擦功、离合器的发热量、离合器的磨损以及离合器膜片弹簧的寿命计算等多个角度进行离合器的寿命分析。
关键词：离合器,摩擦功,离合器磨损,寿命分析
参考文献
[1]鲍辰宇, 冯旭云.混合动力汽车研究现状和发展趋势[J].中国科技信息, 2006 (18) :119-121.
[2]徐石安, 江发潮.汽车离合器[M].北京:清华大学出版社, 2005.
[3]罗禹贡, 杨殿阁, 金达锋, 等.轻度混合动力电动汽车多能源动力总成控制器的开发[J].机械工程学报, 2006, 42 (7) :98-102.
[4]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社, 2009.
[5]杜迎慧.电磁离合器结合强度控制研究[D].洛阳:河南科技大学, 2010.
[6]王大双.离合器建模仿真分析[D].武汉:武汉理工大学, 2011.
[7]陆国栋.湿式多片摩擦离合器摩擦副热分析[D].重庆:重庆大学, 2011.
[8]丁建林.湿式多片离合器热场分析及温度预估模型研究[D].重庆:重庆大学, 2011.
[9]陈汉应.膜片弹簧的应力分析和疲劳寿命的计算[J].机械研究与应用, 2000 (12) :56-58.
混合动力客车 篇9
纯电动 (EV) 汽车具有一些优于传统内燃机客车的优点, 如高能量效率和零污染。但是, 蓄电池组较低的能量密度使纯电动车动力性能远不及传统内燃机车辆, 且蓄电池每次充电所对应的行程短, 制约了纯电动车的使用范围。而混合动力客车 (HEV) 利用两个能源:基本能源-内燃机、辅助能源-电动机。它兼具内燃机车辆和纯电动车两者的优点, 并克服了它们的缺点。
混合动力客车并联模式
近年来, 在国家节能减排和“十城千辆”试点政策的推动下, 客车整车厂、零部件厂通过引进国外先进技术, 在混合动力客车方面大幅度提高了自身创新实力, 使我国混合动力客车技术快速发展。目前已有多种模式的混合动力客车投放市场, 在市内公交线路上营运。其中“并联模式”倍受推崇。当前国内混合动力客车使用的并联模式主要有:基于变速器输入轴的同轴并联混合动力模式和基于变速器输出轴的同轴并联混合动力模式。
1. 基于变速器输入轴的同轴并联混合动力模式
混合动力客车自动挡机械变速器 (AMT) 技术的引入旨在节能减排, 减轻驾驶员的劳动强度, 提高车辆运行的平顺性, 减少离合器和制动器的磨损。技术难点在于换挡和离合器控制, 国内经过10余年攻关研发, 目前此技术已取得突破性进展, 并已实现了市场化量产运作。綦江齿轮传动有限公司 (以下简称綦齿) 与玉柴合作推出的采用自动挡机械变速器 (S6-150AMT) 的混合动力系统, 即是此动力模式的典型代表。已由宇通、金龙、广汽、中通等客车公司装车, 分别在杭州、广州、武汉、昆明等地投放试用。
基于变速器输入轴的同轴并联混合动力模式如图1所示。此混合动力模式的主要特性:
(1) 动力系统中发动机、电动机、变速器同轴并联。在车辆运行中, 发动机和电动机既可各自独立驱动车辆行驶, 也可组合共同驱动车辆行驶。
(2) 多挡变速器可以增大动力系统的转矩, 所以该系统可选配较小功率的电动机和较大功率的环保发动机组合作为车辆动力源。电动机功率较小, 选配的动力电池也可以相应较小, 成本降低, 且质量小, 占有的空间也较小。
2.基于变速器输出轴的同轴并联混合动力模式
基于变速器输出轴的同轴并联混合动力模式如图2所示。该系统结构较简单, 驱动电动机通过一个偶合器接入变速器直接挡, 与传统驾驶操作一样, 较容易控制操纵, 故障率和成本都较低。但由于电动机是接入变速器直接挡, 其电动机转矩不能通过变速器换挡增大, 在平原地区车辆起步-加速较慢, 在山地或城市坡路起步时电动机转矩不够, 需要靠发动机工作来辅助起步;车辆加速时, 电动机助力较小。目前南车时代研发生产的此模式混合动力系统已装车并在湖南地区投放试用。
S6-150AMT自动换挡同步器机械变速器
S6-150AMT是綦齿研制的大型混合动力客车用自动换挡同步器型机械变速器, 可与额定功率60～100kW电动机+177kW环保发动机组成混合动力总成, 采用电 (子) -电 (动机) 式自动换挡, 为车身10～12m长的大、中型混合动力客车配套, 突显了自动换挡、节能减排、性价比高的新特性, 可大大提高混合动力客车的动力性、经济性、环保性和安全性。
1.主要技术参数
S6-150A M T变速器的主要技术参数:最大输入功率280k W;最大输入转矩1500N·m;最高输入转速2800r/m i n;有六个前进挡和一个倒挡 (传动比为1挡6.98, 2挡4.06, 3挡2.74, 4挡1.86, 5挡1.31, 6挡1.00, 倒挡6.43) ;换挡模式为自动换挡1挡2挡3挡4挡5挡6挡) ;安装型式为右卧Ⅱ型;安装长度619.5m m (变速器壳前端面至输出法兰接合面之间的距离) ;质量225kg;3000r/min时伺服电动机额定功率55W;伺服减速器传动比116。
2. 结构
S6-150AMT自动挡同步器型机械变速器包括六挡同步器型机械变速器、选换挡伺服电动机、选/换挡角位移传动机构、变速器控制单元 (TCU) 及车辆行驶模式选择器、电缆线束等 (见图3) 。
(1) 六挡同步器型机械变速器同步器型六挡机械变速器为斜齿轮常啮合、三轴式、定轴传动机械变速器。采用同步器换挡, 箱式铸铁壳体, 右卧安装 (即变速器的输入轴、输出轴与中间轴置在同一水平面上, 换挡机构侧置) , 铝合金压铸的变速器盖, 通过螺栓联接安装在壳体右侧 (由输出端向输入端方向看) , 其上安装有伺服电动机、旋转轴、拉板、拨叉式电动换挡执行机构, 采用飞溅式润滑。换挡同步器为大容量的QJ-D H型锁环式惯性同步器, 采用合金钢精锻的同步环, 其工作锥面喷涂钼层, 换挡可靠, 使用寿命长。
变速器输入轴直接同牵引电动机相连, 再通过离合器同发动机相连, 组成变速器输入轴同轴并联式混合动力传动系统。整车动力既可由牵引电动机也可由发动机或两者共同工作, 把动力通过变速器输入轴传递到变速器中, 再经由变速器输出法兰 (通过花键联接在变速器输出轴上) 将动力传到万向传动轴→驱动桥→车轮。该变速器中的六个前进挡降速增距, 用于车辆前进行驶;一个倒挡用于倒车。
(2) 伺服换挡执行机构S6-150AMT自动挡同步器型机械变速器通过变速器控制单元 (TCU) 实现自动换挡。其换挡执行机构采用伺服电动机-旋转轴-拉板-拨叉式选/换挡机构 (见图4) , 安装在变速器盖上。由一台永磁直流伺服电动机 (含伺服减速器) 驱动齿式角位移传动机构完成选挡, 另一台永磁直流伺服电动机 (伺服减速器) 驱动齿式角位移传动机构实现换挡。变速器中空挡位不传递动力, 用于临时停车和车辆被拖曳。
(3) 变速器控制单元S6-150AMT变速器的电子控制单元 (TCU) 是綦齿研制的QJ TCU-6型控制器。QJ TCU-6型自动挡变速器控制器采用飞思卡尔S12X系列双核处理芯片、六层贴片电路板、55针防水插接口的新型控制器, 电磁兼容性高、性能稳定、工作可靠。控制器安装在变速器壳体上, 通过电缆线束与车辆的CAN总线、发动机控制器 (ECU) 、离合器控制器 (CCU) 、电动机控制器 (MCU) 、选/换挡伺服电动机等相关电控部件连接, 进行电子通信、处理及控制, 实现自动换挡。
(4) 车辆行驶模式选择器S6-150AMT自动挡同步器型机械变速器采用“按键式”行驶模式选择器进行操纵, 选择器有E、S、R、N、D五个预选键:E为经济模式, S为驻车, R为倒车, N为空挡, D为前进, 每个按键的使用应在停车状态预先设置。
(5) 电缆线束S6-150AMT变速器的电缆线束是一根带有10个插接头的多线头电缆线 (见图5) , 其中A、a、b、c、d、e插接头插接在变速器上相应的部件上;B、f、k插接头分别与车辆的CAN总线、24V电源、车辆行驶模式选择器连接;插座C是供检测用, 用来插接检测仪, 进行电子控制系统的检测和故障诊断。
3. 油电混合动力客车动力传动系统工作过程
A M T的自动换挡过程是车辆动力传动系统的综合自动控制过程, AMT电控系统与车内其他相关电控系统的协调非常重要。目前, 大型混合动力客车的动力源多采用电动机与发动机的组合动力, 牵引 (变频) 电动机的特性不同于内燃发动机, 电动机的转速为0～4000r/min, 具有低速大转矩, 高速恒功率特性。
整车协调控制的原则是:内燃发动机为主动力, 功率较小的牵引电动机作为辅助动力, 用于车辆起步, 低速行驶和参与高速大功率工作, 使发动机工作在燃油经济区, 避免发动机在低速和高速的高耗油区工作。
整个换挡过程通过AMT电控单元TCU与整车控制器HCU之间的电子通信、处理、控制, 实现自动换挡。
系统基本工作过程如下:
(1) 起步时离合器分离, 变速器位于低挡 (1挡或2挡) , 牵引电动机驱动车辆起步、低速行驶。
(2) 换挡时离合器分离, 牵引电动机自由旋转, 变速器进入空挡;电动机控制器根据将要挂入的挡位, 计算并调整牵引电动机转速, 当牵引电动机转速达到要求 (同步) 时, 变速器挂入相应挡位。
(3) 牵引电动机动力不足时离合器接合, 发动机动力加入工作。
结语
S6-150AMT变速器是在綦齿S6-150同步器型六挡机械变速器上集成了选/换挡伺服电动机、选/换挡执行机构和变速器电控单元TCU而成的大转矩自动换挡变速器, 技术成熟、性能先进、使用可靠、性价比高, 是目前国内大型混合动力客车最佳配套产品之一。
混合动力客车 篇10
“2010年度中国客车行业十大新闻”、“2011年度中国市场推荐客车”、“2011年度海外市场推荐客车”、“2011年度配套安全节能推荐产品奖”、“中国客车技术应用创新贡献奖”、“2010年度中国客车行业最佳雇主”六项大奖,在本次颁奖盛典上一一揭晓。其中,备受关注的“2011年度中国市场推荐客车奖”大奖,由扬子江WG6120型混合动力城市客车获得,这是国内唯一一款混合动力客车获得此项殊荣。同日,东风扬子江城市客车研究院院长雷洪钧博士撰写的《扬子江纯电动公交车应用及产业化》获得“影响中国客车业·优秀论文”奖。
2010年扬子江客车不仅在品牌影响力上掷地有声,在混合动力和纯电动公交车的研发与制造上更是浓墨重彩。扬子江WG6120型作为唯一获奖的混合动力客车,是广大客户和网友对扬子江混合动力客车市场表现的信赖与认可,作为第四代混合动力客车,其技术更加成熟,性能更加稳定,因此获得广大网友的青睐。在巩固混合动力客车超强实力地位的同时,扬子江客车在新能源技术创新、技术管理结构、技术研发体系上进行了一系列变革和尝试,拿出巨大的资金投入纯电动城市客车的研发。2010年9月,扬子江牌纯电动城市客车突破电池、电机技术瓶颈,推出真正符合城市公交使用工况的7.5米、8.5米、10米、12米级等系列纯电动公交车,一次充电后开着空调可跑380公里,爬坡力大于20度的扬子江纯电动公交车倍受行业关注,再次证实了扬子江客车国内领先的新能源客车技术地位与实力。
2011年一开年,扬子江客车就喜事不断,安徽阜阳30台扬子江“精英”天然气豪华公交车在元旦投入运营;甘肃兰州143台扬子江天然气客车下线;新型“精英”天然气公交车将出口泰国;武汉800台扬子江新车即将签约。
不仅是扬子江客车,2010年随着金融危机阴影的逐渐消散,中国客车出口普遍实现恢复性增长。其中,新能源客车同比产销量增长50%,客车行业在新能源产业发展中占得先机。国内市场全线飘红,一路高扬,公交、旅游、客运全线发力,行业产销创新高。身处后公铁竞争时代,中国客车业运营企业纷纷转型,谋求多元化发展。
站在2011的起点上回首2010,有多少事需要去盘点、去总结、去思考?中国客车业的未来之路究竟该如何走?这些都是值得整个客车行业沉思的问题。