国内外主要客车用混合动力系统介绍

国内外主要客车用混合动力系统的技术分析1、国内篇1.1深圳中环动力1.1.1基本配置(以金旅为例)整车车型12m低入口城市客车整备重量12000kg车辆性能最高车速800~50km/h的加速时间16s爬坡能力20%车辆出勤率95%(杭州)节油性能20%(同比公交工况)发动机型号康明斯ISDE210(6缸)离合器型式电控气动机械式离合器电动机制造商江门电机厂型式异步电机、强制风冷峰值功率120kW峰值转矩2300N*m重量500kg直径φ600mm电机控制器制造商深圳中环动力发电机型式交流风冷发电机驱动方式皮带轮驱动输出功率15kW变速器无储能系统型式MAXWELL公司超级电容配组方式2组电容系统，先串后并每组8只电容1.1.2显著特点●发动机以直接档驱动，根据如下公式：V=0.377*n*r/i0=0.377*800*0.465/6.33=22km/h表明：该车只有在车速大于22km/h的情况下，发动机才能直接驱动车辆。●该方案为双模式双电机的系统耦合方案——车辆在低速(车速小于22km/h)的情况下，只能以串联模式驱动；在交通繁忙的工况下，其节油与环保的优势明显。——车辆在中、高速的情况下，发动机为主要驱动动力，电动机提供整车峰值功率的需求，使得整车实现较高的能量利用率。●能够实现车辆电动起步——有利于提高节油率，减小起步噪声●吸收制动能量的潜力最大，表现如下：——电机功率大，无中间传动环节。——在高速、紧急制动的情况下，离合器能迅速分离，不会导致正拖电机与发动机停车。●车辆起步加速能力优。●系统的节油潜力巨大，表现在：低速串联、吸收制动能量的能力强、电动起步与传动效率较高。●无离合与换挡操作——有利于提供驾驶的舒适性。●结构紧凑——有利于在低入口车辆中，布置油箱与尾气后处理装置。●不能提供传统纯发动机行驶模式——不利于运行可靠性●发电机功率偏小——导致在某些时刻(尤其在坡道堵车的工况)，车辆坡停起动性能差，车辆必须坡停约1min，对超级电容补电后，车辆才能起动。这是该系统最不完善的技术缺陷。1.1.3成本分析序号部件价格(万元)1超级电容+16*0.8=12.82电机+1.93发电机+约0.54电机控制器+约4.55辅助气泵、电源、气动分离+约1.56变速箱—约17合计约20.2说明：——中环动力向厦门金旅的系统供货销售价格为：18万(不含超级电容)——厦门金旅实际系统成本为：31.3万1.2一汽客车1.2.1基本配置(以北京121线环保示范车CA6124SH8为例)整车车型12m低入口城市客车整备重量12050kg车辆性能最高车速800~50km/h的加速时间爬坡能力车辆出勤率节油性能发动机型号BF6M2012-22E4(6缸)，欧Ⅳ排放离合器型式电控液动机械式离合器电驱动系统制造商中科易能型式永磁同步、水冷峰值功率90kW峰值转矩240N*m动力耦合器速比2.2变速器一汽自制AMT储能系统型式春兰镍氢电池配组方式DC336V—40Ah4个电池箱，顶置安装1.2.2显著特点●与EATON方案类似，均为基于离合器后、变速器输入轴的动力耦合系统，均能实现传统纯发动机行驶模式、车辆电动起步、驾驶舒适性等●电机通过一动力耦合器传动——有利于提高电机的工作转速，提高电机的使用效率●由于配有动力耦合器及外置电机，电机功率可以更大，所以：——助力与电制动的能力更强，甚至能够实现纯电动行驶。——回收制动能量的能力与效率更高。●结构体积有所增大——不利于在低入口车辆中，布置油箱与尾气后处理装置1.3东风电动1.3.1基本配置(以北京121线环保示范车EQ6122HEV1为例)整车车型12m低入口城市客车整备重量12300kg车辆性能最高车速70km/h0~50km/h的加速时间爬坡能力车辆出勤率节油性能发动机型号康明斯ISBE16041(4缸),欧Ⅳ排放离合器型式电控机械式离合器电驱动系统制造商中纺锐力型式开关磁阻峰值功率60kW峰值转矩335N*m变速器东风自制AMT动力耦合器速比2.261储能系统型式春兰镍氢电池配组方式DC336V—40Ah1.3.2显著特点●基于变速器输出轴的动力耦合系统。●能实现传统纯发动机行驶模式、驾驶舒适性等。●因发动机与电机存在两级速比关系，其中：一级速比为档位速比，二级速比为耦合速比，为避免电机超速与改善耦合器的可靠性，所以耦合器速比受限，导致电机助力效果有限，不易实现车辆电动起步。●结构体积有所增大——不利于在低入口车辆中，布置油箱与尾气后处理装置1.4玉柴机器1.4.1基本配置(以2007东盟展会样车为例)整车车型在一辆旅游客车上改装成的试验车车辆性能与搭载YC6G240的基础车相当节油性能与搭载YC6G240的基础车相比，在城市公交工况下节油23%发动机型号玉柴YC4G-30(4缸),欧Ⅲ排放离合器型式干式、单片电驱动系统制造商安乃达型式永磁同步峰值功率60kW峰值转矩400N*m变速器MT也可匹配AT/AMT储能系统型式镍氢电池配组方式DC312V—40Ah1.5.2显著特点●为基于离合器前、发动机输出轴的动力耦合系统；●能够快速起动或拖动发动机，并拖动到高效区(在配有AT或AMT的情况下)；●能够提供纯发动机行驶模式；二、国外篇2.1EATON系统2.1.1基本配置(以福田为例)整车车型12m低入口城市客车整备重量11500kg车辆性能最高车速800~50km/h的加速时间22s爬坡能力30%车辆出勤率95%(广州工况)节油性能25%(同比公交工况)发动机型号康明斯ISBE220(6缸)离合器型式电控机械式离合器电动机制造商日立公司型式永磁电机峰值功率44kW峰值转矩420N*m变速器型式自动换挡+强制手动换挡换挡操作器型式杆式/按键式储能系统型式锰基锂离子电池配组方式4个模块锂电池2串后再并联单只电池规格3.6V—5.5Ah2.1.2显著特点●基于离合器后、变速器输入轴的动力耦合系统●能提供传统纯发动机行驶模式——有利于增加运行可靠性●能够实现车辆电动起步——有利于提高节油率，减小起步噪声●结构紧凑——有利于在低入口车辆中，布置油箱与尾气后处理装置●无离合与换挡操作——有利于提供驾驶的舒适性●配备强制手动换挡操作——有利于车辆的可靠性1.3价格分析根据Eaton公司2007年报价，该套系统的报价为42万。2.2Allision系统Aliision系统的介绍资料非常少，其公布的唯一系统结构图如下：对上述结构图进行破解，如下图：显著特点：●该方案为“真正的”双模式双电机的系统耦合方案，体现为：双工作模式、双电机、双离合器、双行星变速机构，是当前技术水平最先进混合动力系统；●能够实现无限多个速比，具有相当CVT的功能，使得车辆具有优异的连续平顺的加速能力；●动力系统效率高，在不同的工况下运行，能够实现23~43%的节油率；●两个电机的额定功率均为：100kW；●传动机构为带有湿式离合器的行星齿轮变速器；●采用镍氢电池——额定电压：DC600V；电压范围：DC430~900V；——总质量：437kg，储能量：12kW*h；●截止2008年，已全球推广1286套系统；2.3Allision与Eaton的比较EatonAllision评价动力传输间断有无Allision优动力输出中高Allision优加速性能中高Allision优电驱动功率低高Allision优节油性能中高Allision优排放性能中高Allision优成本低(约42万人民币)高(约13万美金)Eaton优3、各混合动力系统的比较3.1节油性分析直到目前，各混合动力系统在国内只打了一次“节油擂台”。就是在：2007年12月上旬，在北京通县交通部试验场，北京环保局委托天津汽车检测中心对北京121路5家单位的12m混合动力招标车进行了动力性能、油耗、排放测试。测试结果如下：动力系统油耗结果（单位：L/100km）京华并联混合动力车一汽40东风并联混合动力车东风电动35－36金旅并联混合动力车中环动力30宇通串联混合动力车07A串联式系统34－35中通串联混合动力车07A串联式系统32－33金龙11米自动档传统车AT36－38说明：●一般12m自动档的传统车在中国典型城市工况下油耗为42L/100km。●此次一汽的油耗结果可能不正常。3.2EATON系统的节油分析根据装备EATON系统的部分整车厂家的数据，其节油效果如下：整车厂车型试验工况油耗(L/100km)节油率宇通12m低入口客车郑州公交32~3315~20%中通12m低地板客车聊城工况32福田12m低入口客车试验场25%3.3综合比较Eaton中环动力一汽二汽玉柴加速能力较好优较好一般较好坡停起动优一般优较好较好电动起步较好优较好一般差制动能力回收一般优较好较好一般结构紧凑性能优优较好较好优节油潜力较好优较好一般一般冗余能力优一般优优优成本高一般一般一般一般3.4市场业绩Eaton中环动力一汽二汽——福田：广州(30辆)；北京800辆；——大金龙：北京(30辆)——青年：北京(20辆BRT)——宇通、中通、青年、恒通、申龙等少量使用——金旅：杭州(100辆)——五洲龙仿制，在深圳投入40辆——大连(20辆)——长春——武汉