RL6120混合动力城市客车总体设计说明书.doc
RL6100混合动力城市客车总布置设计【3张cad图纸+说明书完整资料】
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黑龙江工程学院本科生毕业设计摘 要能源危机和环境污染是当今世界可持续发展所面临的两大根本问题，混合动力汽车在技术、经济和环境等方面具有综合优势，是目前缓解这两个问题的有效途径。城市客车在各个城市中承担着人口流动的任务，应用广泛，数量众多。同时城市客车的运行工况特殊，城市中信号灯多，站点之间距离短，运行路线固定，城市客车频繁的起步，加速，制动，怠速时间长，平均运行速度低。由于汽车设计时需要满足最高行驶车速和最大爬坡度等动力性要求，需要装备大功率发动机，使得城市客车经常处于功率过剩状态，造成了严重的能源浪费和环境污染。本文以运用于城市公交系统的传统客车6100为研究对象，将其改装为混合动力城市客车。本文首先分析并比较了串联式、并联式以及混联式混合动力客车的驱动结构、类型和使用范围，确定了混合动力客车驱动系统的布置型式；通过对我国典型城市公交车循环工况的分析，制定了混合动力城市客车性能指标，并对所研究的混合动力客车的总体方案进行了设计，据此对发动机、电机、传动系的参数进行了匹配，初步确定了各部件的参数。油电混合动力汽车融合了传统燃油汽车和纯电动汽车的优点，具有传统内燃机车动力性好和电动汽车清洁环保的特点，能够有效的降低能源消耗，减少污染排放，具有重要的研究意义。 关键词：混合动力；城市客车；动力系统；参数匹配；人机工程学ABSTRACTEnergy shortage and environment pollution are two serious problems that can prevent the world from developing forward rapidlyIn this case HEVS(hybrid electric vehicle)are the key to solve the problemsIt has advantages in many fields，such as technology, economy and environment City bus is bearing the task of the movement of the population. City bus is widely used and the number is large. The using condition of city bus is special、 there are many signal lights、 short distance between sites 、fixed routes, frequently starting, accelerating, braking, long idle time, low average speed and so on. As the vehicle needs to meet the requirement of the highest speed and maximum climbing degree while designing, usually a high-power engine is equipped, making the city bus in power surplus state, resulting in a serious energy waste and environment pollution.This paper bases on the traditional bus 6100 using in the city traffic system， and refit it to be HEB(hybrid electric bus)The paper firstly analyzed and compared the drive structure，type and scope of application of SHEV,PHEV and PSHEV, and made sure the layout pattern of HEB drive system；by studying statistical data of typical Chinese city bus driving cycle，it formulated the performance index for HEB，and the study of hybrid bus design the overall program, according to the engine, motor, drive system matching parameters, initially set the parameters of each component.Hybrid electric vehicle combines the traditional fuel vehicles and pure electric vehicles advantages effectively reduce energy consumption and reduce emissions. It is meaningful to study on hybrid vehicles.Key words: Hybrid ；Electric Bus；Dynamic System；Parameter Matching; Ergonomic；II第1章 绪 论1.1 选题的背景和意义 电动汽车的研究是从单独依靠蓄电池供电的纯电动汽车开始的，纯电动汽车或零排放新燃料汽车无疑是我们的最终目标，但目前纯电动汽车初始成本高，行驶里程较短。由于高效能蓄电池、燃料电泡及其系统均发展相对滞后，影响了纯电动汽车的商业化进程；而燃油发动机和电动机混合驱动的混合动力电动汽车是在纯电动汽车开发过程中有利于市场化而产生的一种新的车型。它将现有内燃机与一定容量的储能器件(主要是高性能电池或超级电容器)通过先进控制系统相组合，可以大幅度降低油耗减少污染物排放。国内外普遍认为它是投资少、选择余地大、易于满足未来排放标准和节能目标、市场接受度高的主流清洁车型，从而引起各大汽车公司的关注，得到商业市场的响应并迅速发展，混合动力汽车动力性能、燃料经济性以及废气排放效果的好坏，在很大程度上取决于车辆驱动系统参数的合理匹配以及车辆行驶过程中对各部件的协调控制。传统燃油汽车的发动机使用工况多数是偏离其最佳工作区域，未能实现动力传动系统的最佳匹配，因此，通过合理匹配混合动力汽车的驱动系统，制定适合于车辆行驶工况的控制对于提商汽车行驶效率，降低燃油消耗和尾气排放具有较大的潜力，是一个值得研究的课题。对于汽车的动力性能和燃料经济性水平，通常是在进行实车道路试验之后给予最后评价，这样做不但周期长，成本高，而且在产品设计阶段对整车及各总成方案的确定、结构参数的选择、传动系参数与发动机的匹配等具有一定的盲目性可能遗漏较优的方案，造成浪费。如果在设计阶段，根据有关设计参数利用计算机仿真模拟对汽车动力性和燃料经济性进行预测，可以考察驱动系统参数是如何影响汽车动力性和燃油经济性，并对其进行优化设计。此外，按预定的程序模拟各种行驶工况，包括瞬变的非稳定工况，能全面地预测汽车在多种工况下的动力性能和燃油经济性。1.2 国内外研究动态1、国际发展趋势目前世界各国都在积极推进混合动力公交客车的开发和运营。美国纽约在1998年提供首批10辆串联式混合动力公交客车的示范运营，目前有超过500辆此类客车在纽约、多伦多和旧金山等城市应用。在西雅图通用公司首先推出了并行式混合动力公交客车进行运营，目前城市公用事业共有400余辆车在包括休斯顿、纽约、洛杉矶、西雅图等超过28个北美城市运行，今年该公司已获得美国境内各城市超过1 500台订单。在日本，丰田、本田等汽车业巨头都投入巨大的人力和财力发展混合动力公交客车，并已经推出数款车型。2、国内发展状况我国目前十分重视混合动力车的研制和开发，国家召开的863电动汽车会议上，混合动力汽车在中国电动汽车的研究发展中，被确定为优先发展的对象。大会通过的国家中长期科学和技术发展规划纲要(20062020年)明确把新能源汽车列为68项优先主题之一。混合动力汽车作为“从现实的紧迫需求出发，着力突破重大关键技术和共性技术，支撑经济社会持续协调发展”的一项技术，是符合“选择具有一定基础和优势、关系国计民生和国家安全的关键领域，集中力量、重点突破，实现跨越式发展”要求的。国内东风集团、一汽集团、上汽集团、广州客车厂、深圳五洲龙、长沙联合公司、宇通、金龙、福田、申龙等已成功开发出产品或样车。其中，2003年12月东风公司率先投入10辆并联式混合动力公交客车，在武汉510路上进行示范运行。在成功示范运行两年后，2005年12月，首批下线的15台东风EQ6100HEV混合动力电动公交客车交付武汉市公交公司，在国内首次实现昆合动力电动汽车商业化销售，开通了国内首条混合动力绿色公交专线。2005年12月，一汽集团首辆混合动力公交客车在无锡客车厂驶下装配线。在深圳和株洲，串联式混合动力公交客车也已经进入了示范运营阶段。在关键零部件方面，研制了3个系列的混合动力客车用主电机产品，多能源控制系统研发单位与整车企业联合开发整车多能源控制器，配置16种不同的整车。在标准和测试方面，我国已颁布混合动力汽车国家标准6项，混合动力汽车测试方法、试验规程报告2项。上海经过“十五”期间，已完成“申新动1号”混合动力大客车概念样车的开发、“海威”混合动力轿车样车及其他自主品牌混合动力轿车的研制工作。现在上汽集也正在积极推进插电式混合动力轿车与大客车的研发。相对国内其他地方，上海的混合动力汽车的发展起步虽晚，但起点高，现已进入第2轮开发阶段，在轿车和客车领域都有样车面世，相关技术和车辆还有待通过一定数量的示范运营，在科学评判各类混合动力汽车的优、劣势后，最终选择比较适合城市运营和技术发展的路线，为加速我国混合动力汽车的产业化奠定基础。目前国内的混合动力汽车技术已经逐渐走向示范运营和市场推广，但是其关键零部件的性能和可靠性还有待提高。且混合动力车相对于原型内燃机车成本还较高，将成为混合动力公交客车市场化的一大障碍。此外，当前混合动力汽车方案较多，但是测试手段短缺，尚不能通过试验评估与优化，因此测试基地建设也需加强。发展混合动力大客车的优势发展混合动力城市公交客车，不仅有助于实现环境与交通的健康发展，构建一流的城市交通环境，更可能实现重点突破，掌握核心技术，在制定电动汽车技术标准等方面拥有更大的发言权和主动权，从而在新一轮的竞争中处于领先的优势地位。同时，混合动力车要想在我国真正实现产业化，混合动力公交客车也许就是这个产业的突破点。混合动力公交客车必须以传统汽车产业为依托，不能脱离传统整车单独发展。我国客车工业的基础较为雄厚，无论是车身、底盘等关键总成还是零部件配套体系，都有着日积月累的经验和优势。因而集成现有客车工业的优势资源，有利于迅速打造我国混合动力客车自主品牌。混合动力具有先天优势，目前我国城市中行驶的燃油公交客车和城市团体旅游客车是城市交通的主要污染源，极大地影响了城市形象和城市环境建设，因此，更新城市公交客车成为打造“绿色城市”的重要举措。近年来，我国各大中城市公交客车年更换数量在4 700辆至6 200辆左右，并且以每年17一23的幅度增长。2008年前后由于中小城市的跟进，公交客车的需求有望达到每年3万辆，其中一部分装备混合动力是完全有可能的。当然，要大力发展混合动力，降低成本是首要问题。对于混合动力客车，进行推广的最大障碍是高昂的成本，包括一次性购车成本和使用成本。目前，我国城市公交大部分还是由政府进行补贴运营，这也相对减轻了混合动力客车的商业化难度，有利于示范和推广应用。混合动力汽车技术已经成为世界汽车产业发展的重要方向。随着全球气候逐步恶化、城市大气污染加剧和石油资源过度消耗，环保与节能已经成为世界的焦点，发展节能型、环保型汽车已成为世界汽车工业技术创新的重要方向和汽车产业可持续发展的必然选择，研发和推出一系列有商业应用价值的环保、节能混合动力汽车已经并将在相当长时间内成为世界汽车工业发展的主流和趋势。混合动力汽车是新一轮竞争的切人点，也是民族汽车工业健康发展的保证，为我国汽车工业提供了跨越式发展的契机。虽然我国的混合动力汽车技术研究起步相对较晚，与世界领先的混合动力技术有一定的差距，但从世界范围来看，混合动力汽车产业目前还处于起步阶段，与传统的燃料汽车技术相比，我国在混动技术领域差距相对较小，这为我们赶超国际先进水平提供了一个平台，为我国民族汽车工业坚持自主创新，打造民族品牌，提供了一个良机。1.3研究内容与方法混合动力汽车有两套动力系统，因此具有高度的复杂性，而正是这种复杂性为混合动力系统的设计提供了更大的空间。本论文主要研究内容主要为客观评价混合动力城市客车采用各种驱动型式时的优劣，然后确定动力总成的结构方案，系统研究混联混合动力总成及其应用，比较混合动力客车各种驱动方式，提出混联混合动力驱动方式及对动力系统参数进行设计，完成混联式混合动力系统中电动动力系统的部件选型，从而实现不同的驱动模式。第2章 混合动力城市客车驱动系统选型2.1 混合动力客车的分类 混合动力电动汽车提高燃油经济性分析，混合动力电动汽车之所以节能，很大程度与它的控制策略，动力系统的匹配，及工况的特点有很大的关系，所以说不同驱动方式燃油经济性是不同的，但总体来说，混合动力电幼汽车之所以节能是以下原因：1、限制发动机怠速；公交车的发动机平均约有20的时间处于怠速状态，当发动机处于怠速或车辆减速时将其关闭能降低大约58的燃油消耗。与传统的起动电机相比，混合动力汽车采用的大功率电动机能快速起动发动机，同时计算机技术燃油喷射技术的发展已经有效解决了发动机快速起动问题。35kW的电机在O5s之内就可以把发动机拖动到正常怠速转速之上，这时发动机才开始工作，就降低了油耗，减少了燃料的不完全燃烧及由此引起的HC排放。2、制动能量回收；传统车辆在减速或者制动时，大部分的车辆动能都以制动蹄片的摩擦、发动机的机械摩擦和泵气损失等各种形式消耗掉了。混合动力汽车采用电机可以回收车辆的部分动能。制动能量回收的多少与电机的功率很储能装置的容量有关。1020kW的电机足以回收大部分可回收的车辆动能。制动能量回收的比例必须与车辆摩擦制动时消耗的能量一致，否则驾驶员进行制动时，车速会下降太快或者发生点头。制动能量回收一般在车速为16kmh以下时不起作用，因为低速时的制动能量回收也易造成车辆点头。3、降低发动机排量；车辆行驶时并不总是需要发动机提供峰值功率。在混合动力系统中，电动机能为发动机提供功率辅助，使在降低发动机的排量时而不影响车辆的动力性。在给定的负荷下，排量小的发动机摩擦损失、热损失和泵气损失都比较小。4、提高发动机效率；发动机在低负荷时效率很低，采用混合动力系统可以使发动机尽量工作在高效区，主要原因是：电机能在低速和低负荷时提供助力，使发动机在停车、怠速等工作效率较低的情况下关闭，减少油耗和降低排放(基本零排放)；车辆在高速行驶时，由于电机的高转矩特性使发动机在转速较低、效率较高时仍能维持足够的加速度，电机助力也可以减少发动机的瞬态工况；电机和变速器的优化匹配使发动机可以运行于高效的工况区域：电机的助力便于在进行发动机设计时采用一些革新技术。5、提高发动机附件的工作效率；在混合动力系统中提高发动机附件的效率也可以提高车辆的燃油经济性，例如空调压缩机、动力转向泵和水泵。目前，大部分的发动机附件都是通过皮带、齿轮、链条等与发动机机械连接，靠发动机直接驱动，效率很低，采用电机驱动这些附件时可以使其相对于发动机独立地工作。同时传统车辆的电器附件最高电压只有14V，电路系统的损耗较大，导线的成本也较高而混合动力系统采用高压电，减少了能量损失。2.1.1 串联式混合动力城市客车串联式混合动力系统如图2.1所示，串联式混合动力汽车Series Hybrid Electric Vehicle(SHEV),由发动机、发电机和电动机3部分组成，它们之间以串联的方式联结，发动机驱动发电机发电，电能通过控制器输送到电池或电动机，由电动机通过变速机构驱动汽车。小负荷时由电池驱动电动机，带动车轮，大负荷时通发动机带动发电机，发电机驱动电动机。串联式结构适用于城市内频繁起步和低速行驶工况，可以将发动机调整在最佳工况点附近稳定运转，通过调整电池和电动机的输出来达到调整车速的目的。使发动机避免了怠速和低速运转的工况，从而提高了发动机的效率，减少了废气排放。但是它的缺点是整个动力系统功率储备大，需要功率足够大的电动机。另外，发动机输出的机械能需要转化为电能再转化为机械能，几经转换，效率降低。蓄电池逆变器电动机驱动轴发电机发动机图2.1 SHEV结构示意图SHEV的优点:(1)SHEV只有驱动电机作为驱动系统，其特点更加趋近于EV。从总体结构上看比较简单，易于控制，三大动力总成之闻没有机械联系，在电动汽车上布置起来有较大的自由度，可以独立地布置。(2)此外，SHEV中的发动机一发电机组中的发动机的工作状态可以不受汽车行驶工况的影响，能在稳定、高效、低油耗、低污染的状态下运转，因此SHEV具有更好的排放性能和燃油经济性。(3)在繁华市区行驶时，可以单独以动力电池组为动力源，实现“零排放行驶。当动力电池组电量不足时，可以通过发电机组发出的电能给电池充电，这样就可以进一步提高燃油经济性。SHEV的缺点:(1)SHEV由于仅依靠驱动电机驱动车辆，驱动电机的功率和扭矩必须能够满足汽车的动力性能，克服汽车在行驶过程中的最大阻力，因此驱动电动机的功率要求较大，外形尺寸较大，质量也较重。因此整个系统的规模庞大，增加了车辆成本及机构布置难度。一般在轿车上很少采用串联式混合动力系统，串联式混合动力系统主要应用于大型客车上。此外驱动电机由于不是经常在满负荷状态下运转，因此效率较低。(2)发电机将机械能量转变为电能、电和放电都有能量损失，能量几经转换，电动机将电能转变为机械能、电池的充发动机输出的能量利用率比较低。2.1.2 并联式混合动力城市客车并联式混合动力汽车Parallel Hybrid Electric Vehicle(PHEV)可以利用发动机和电机共同驱动车轮，结构比较复杂，如图2.2所示，发动机与电动机分属两套系统，可以分别独立地向汽车传动系统提供扭矩。发动机通过变速箱驱动汽车，电力驱动系统通过蓄电池及电动机经过耦合同时驱动汽车。在PHEV上可以实现发动机驱动模式， 驱动电动机驱动模式和发动机-驱动电动机混合驱动模式3种驱动模式。发动机和发电机各自的功率，可以是PHEV的最大驱动功率的05l倍，两大动力总成的功率可以叠加，因此可以采用较小功率的发动机和驱动电动机，使整个动力总成的尺寸较小，质量较轻，造价也较低。蓄电池逆变器电动机驱动轴发动机耦合器图2.2 PHEV的结构示意图PHEV的优点:(1)PHEV的基本驱动模式是发动机驱动模式，由于发动机的机械能可赢接输出到汽车驱动桥，没有机械能一电能一机械能的转换过程，与串联式布置相比，能量综合效率较高。(2)在车辆需要最大输出功率时(即加速或爬坡时)，驱动电机可向汽车提供额外的辅助动力，因此发动机的功率也可以选择得比较小，汽车的燃油经济性也相应地提高。(3)由于驱动电机仅在车辆输出大功率时提供辅助动力，因此驱动电机的尺寸和体积也要小得多。此外，PHEV比SHEV少一个发电机，因此汽车的质量也相对较轻。PHEV的缺点:(1)由于基本驱动模式是发动机驱动，故需要配备与内燃机汽车相同的传动系统，在总布置上基本与内燃机汽车相同，动力性能接近内燃机汽车，发动机有害气体的排放高于串联式。(2)发动机驱动模式需要装置离合器、变速器、传动轴和驱动器等传动总成，另外还有驱动电动机、动力电池组，以及动力组合器等装置，因此使动力系统结构复杂，布置和控制也更加困难。(3)发动机与车辆驱动轮间有直接的机械连接，发动机运行工况不可避免地受到汽车具体行驶工况的影响，要维持发动机在最佳工作区工作，则控制系统和控制策略较复杂。2.1.3 混联式混合动力城市客车混联式混合动力汽车Split Hybrid E1ectric Vehicle(PSHEV)是综合SHEV和PHEV结构特点组成的，由发动机、电动/发电机和驱动电动机3大动力总成组成，如图2.3所示，PSHEV兼有SHEV和PHEV的优点，可以组合成更多种形式的混合驱动模式，能够使发动机，发电机和电动机等部件进行更多的优化匹配，从而在结构上保证在更复杂的工况下使系统工作在最佳状态。进而，车辆的整备质量可以降低，而且性能更加完善，经济性更好，在动力性能方面接近和达到内燃机汽车的水平，有害气体的摊放更少，达到“超低污染的标准要求。因此，混联式混合动力汽车最具影响力。 蓄电池逆变器电动机驱动轴发动机发电机 图2.3 PSHEV的结构示意图PSHEV的优点:(1)发动机的工作不受汽车行驶状况影响，总是在最高效率状态下工作或自动关闭，使汽车在任何时候都可实现低排放及超低油耗，达到环保和节能效果。(2)车辆的最大输出功率相当于三个动力装置共同组成混合动力驱动汽车时发动机和电动机的最大输出功率之和。因此发动机排量可减少，电动机功率可降低，其体积减少，而且加速性能很好。(3)配有专用电动/发电机发电系统，所以对电池的依赖较少。PSHEV的缺点:系统结构及控制策略过于复杂，控制系统开发难度大，部件性能要求高，设计加工困难，而且成本很高。2.2 混合动力城市客车驱动系统的选择2.2.1 混合动力城市客车动力系统对比混合动力客车的动力系统结构形式复杂多变，如何从各个动力系统结构中选择合适的结构，我们就要对各种形式的混合动力汽车动力总成结构进行对比分析：1、串联式混合动力电动汽车结构最简单，同时控制策略也不复杂，开发难度较小，可开发用于降低城市污染的公交车，并为其他类型的HEV积累开发经验。在串联混合动力的两种常用控制方式中，由于功率跟随式控制策略在动力性和燃油经济性方面有较好的综合性能，所以该控制方式较为常用。采用功率跟随与恒温器综合控制方式引更有利于避免电池大电流放电和发动机的频繁启动，降低油耗提高排放性能。2、并联式混合动力电动汽车可以使油耗和排放都得到显著的降低，其控制策略优化后优点更加明显。采用小功率电动机和小容量蓄电池组的并联式混合动力汽车，能够极大地降低混合动力汽车的自重和制造成本，是十分有市场化前景的一种结构型式。特别是这种结构型式与CVT配合，是获得较高的燃油经济性、较低的排放、平稳的驾驶性能的一种比较理想的系统型式。对于这种系统，如何对蓄电池组的SOC进行合理而有效的能量管理是获得整车最佳燃油经济性的关键。电力辅助控制策略是并联式混合动力电动汽车较为普遍采用的一种控制策略。电力辅助控制策略比较简单，易于实现，但控制效果不够精确。3、混联式混合动力汽车易于实现最优的燃油经济性和排放性，但结构复杂，相对成本高。为了更好地解决当前大中城市普遍存在的空气污染严重问题，同时作为对低排放、低油耗车辆的探索，必须深化对其的开发工作。在混联式混合动力汽车控制策略中，全局最优模式是最佳的。发动机恒定工作点模式、发动机最优曲线模式这两种控制策略是比较实用的控制方法。与串联和并联式混合动力汽车的动力系统相比，混联式结构相对要复杂一些，自由度也要多一些，控制方式比较复杂，但是在节能方面比较突出，符合目前的技术潮流与日益增长的环保和节能要求。另外动力总成的重量和成本相对较低，虽然开发成本比较高，控制器和控制策略复杂，但是对于我国的汽车先进制造技术积累与持续发展有着重要的意义。4、三种混合动力的比较不同驱动形式的混合动力各自有自己的特点，下面介绍三种比较的结果：串联式发动机能够经常保持在稳定、高效、低污染的工作范围。但各动力部件的功率要求大，并且对电池要求很高，容量大，增加了电池和汽车的制造成本及重量。电机是唯一的动力源，能量转换效率低。所以比较适合大型公交车上。并联式动力总成由发动机和电机两部分组成，发动机通过机械装置直接与驱动轴相联，输出能量的利用率较高。但发动机的变化受到车子工况变化的影响大，所以排放性较差，使用的范围较小，使用小型汽车，更适合在高速公路上行驶。混联式发动机功率选择较小。排放性能较好。对电池依赖比较小，基本上不需外来充电系统。三动力源传递效率高，使用车型范围广。且发动机工作不受车辆行使工况的影响。不要求像传统发动机那样具有良好的响应特性及宽广的转速运行范围。另外，它不要求即具有最大转速又要最大转矩的特性，而这特性是传统发动机调整匹配时比较难解决的。可以充分利用串联式和并联式的优点，确保发动机和电动机基本上工作在经济区，大大的提高了车辆的经济性。但其结构和控制复杂。虽然三种混合动力电动汽车各自都有自己的特点，总的来说混联式是最优的，但是其结构和控制的复杂。所以在国内的研究发展的速度还是很慢的。其动力系统比较见表2.1所示。表2.1 动力系统比较燃油经济性改进驱动能力怠速停车能量回收高效率运转控制总效率加速性持续功率输出串联式口口口并联式口口口口混联式口口很好口较好稍差2.2.2混合动力系统结构选型依据1、使用环境城市客车运行的工况有以下显著特点：(1)城市客车由于交通拥挤，站距短，因而起步、停车频繁，大多数时间以加速减速滑行怠速等过渡工况工作，且平均加速度小。(2)城市道路有其自身特点随着城市基础设施建设的逐步完善，城市道路条件逐步完善，道路质量比较好，车辆行驶较平稳；由于大城市广泛采用了立体交通，立交桥路面坡度一般为4%-6%，在没有公交专线的情况下城市车辆行驶速度较低。(3)路线固定，往复运行城市公交车不像其他车辆运行路线千变万化，而是每天都在指定线路运行并来回往复。每条线的车辆都在固定站点停靠，而且现在城市广泛采用了立体交通，立体桥线路的车辆每天在固定地段爬坡和下坡。运行时间固定。(4)载荷多变且时间特征明显随着城市规模的逐步扩大，城市交通网也日趋复杂，城市公交线路众多，每条线路的长度也不相同，每条线路途径地区的行驶速度、道路特点、乘客数量各不一样，上、下班高峰时段和中心城区乘客拥挤，非上、下班高峰期和郊区乘客相对稀少，车辆负荷低，造成了能源的极大浪费。2、性能要求不同类型的HEV之间性能差异十分明显，在选型时必须注意由动力系统结构引发的性能差异。考虑到加速性和经济性的综合要求，混联式成为合适的选择。3、技术条件所谓技术条件，除研究开发的条件和力量外，还包括工业基础。强调工业基础是因为一些常见的动力系统部件，我国的产品水平还不能满足需要或尚无法生产。进行时间的产品开发总会有一定的进度要求，如果技术条件无法保证，就难以实现预定开发目标。开发性是指动力系统需要进一步完善的空间。产品性能是一个完善的过程，同样开发工作也不可能一步到位，也需要进行不断的完善。4、成本和使用维护费用动力系统的结构对HEV成本影响很大，这是因为不同类型的动力系统对部件的种类、数量和性能要求差别很大。而部件的种类、数量和性能指标是影响HEV成本的主要因素。选型时还应考虑使用、维护费用，结构越复杂，故障率越高，使用和维护费用也越高。通过上述分析本文所采用的混联结构如图2.4所示。内燃机发电机蓄电池离合器1电机控制器电动机变速器离合器2车轮车轮驱动桥机械能 电能图2.4 本文所选混联结构示意图这套动力系统的布置的工作原理为：模式1(离合器1分离，离合器2结合)：当车辆处于开动和低速或中速(比如公交车站内行驶，拥挤交通等)的这种非经济区时，发动机处于关闭状态，车辆仅由电动机驱动。模式2(离合器l，2均结合)：车辆中等负荷时，发动机的功率被分成两部分，一部分用于发电，从而补充蓄电池电量；另一部分直接驱动车辆。功率的分配以整车最佳效率为原则。模式3(离合器l，2均结合)：当车辆有大功率需求(比如加速、上长坡等)时，发动机在保证经济性的情况下以最大功率向车轮输出，同时电动机根据情况对整车需求功率进行补充调节。模式4(离合器1分离，离合器2结合)：车辆中等负荷，道路变化复杂时，发动机处于一特定经济区对车辆需求功率进行实时跟踪，为避免蓄电池充放电损失，控制做到蓄电池能量的进出较小。模式5(离合器1分离，离合器2结合)：车辆中等负荷，道路变化复杂时，当前蓄电池电量不足时，发动机处于一特定经济区工作，在满足车辆需求功率和蓄电池有较佳充放电效率的前提下，对蓄电池进行电量补充。模式6(离合器1分离，离合器2结合)：车辆制动时，电动机按照发电机模式工作，将车辆的动能回收并以电能的形式存储到蓄电池中。该模式下，发动机不发电。模式7(离合器1分离，离合器2结合)：车辆制动时，电动机按照发电机模式工作，将车辆的动能回收并以电能的形式存储到蓄电池中。该模式下，发动机同时驱动发电机发电并将电能存储于蓄电池。模式8(离合器1，2均结合)：车辆制动时，离合器1保持结合，电动机按照发电机模式工作，将车辆的动能回收并以电能的形式存储到蓄电池中。模式9(离合器1结合，离合器2分离)：由电动机快速启动发电机至特定工况，发电机不工作。模式10(离合器1，2均分离)：车辆驻车和停车状态下，当蓄电池电量不足时，发动机在特定的经济工作区驱动发电机发电向蓄电池组提供电量补充。2.3 混合动力电动汽车法规及标准2.3.1 我国已经或即将发布的电动汽车标准我国在纯电动汽车的研究开发时，就意识到研究相关技术标准的重要性，混合动力电动汽车的产业化更需要标准的规范和引导。混合动力电动汽车是国际上最先得到规模化商业应用的电动汽车类产品，技术趋于成熟，相应的技术标准也在不断完善。因此科技部在“863”计划中将“混合动力电动汽车标准研究与制定”立为专项课题。此项研究在2004年12月通过科技部验收，前后历时两年，陆续共完成15项国家标准草案和2项标准研究报告，其中13项标准草案已经国家发展和改革委员会同意向国家标准化管理委员会报批(国家标准电动汽车术语在2005年初已经正式批准发布)，包括针对混合动力电动汽车的标准6项，电动汽车共用的标准4项。在国外特别是日本、美国混合动力电动汽车开发和应用取得突出进展的情况下，科技部将发展混合动力技术明确为“十五”期间电动汽车研究和产业化的重点。为加快我国混合动力电动汽车产品的开发和生产，缩小与先进国家的技术差距，增强我国汽车工业在新技术领域中的竞争力，混合动力电动汽车标准的前期研究工作自2002年初启动，针对标准制定的重点领域和技术路线在国内相关企业和高等学校、研究机构进行了较为广泛和深入的调研，还进行了国内外标准资料的收集分析等准备工作。在随后两年的研究中，对上述16项标准中的5项进行了修订，又新制定了10项新的国家标准(其中6项是专门适用混合动力电动汽车的标准)，提出2项标准的研究报告，电动汽车标准体系进一步充实。我国已经或即将发布的电动汽车标准目录1、电动道路车辆用铅酸蓄电池2、电动道路车辆用金属氢化物镍蓄电池3、电动道路车辆用锂离子蓄电池4、电动道路车辆用锌空气蓄电池5、电动汽车安全要求第1部分：车载储能装置6、电动汽车安全要求第2部分：功能安全与故障防护7、电动汽车安全要求第3部分：人员触电防护8、电动汽车动力性能试验方法9、电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法10、电动车辆的电磁场辐射强度的限值和测量方法宽带9kHz30MHz11、电动汽车定型试验规程12、电动车辆传导充电系统一般要求13、电动车辆传导充电系统电动车辆与交流直流电源的连接要求14、电动车辆传导充电系统电动车辆交流直流充电机(站)15、电动汽车用电机及其控制器技术条件16、电动汽车用电机及其控制器试验方法17、电动汽车术语新制定18、电动汽车用仪表新制定19、电动汽车操纵件、指示器及信号装置的标志20、电动汽车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔通用要求21、混合动力电动汽车安全要求22、混合动力电动汽车动力性能试验方法23、混合动力电动汽车定型试验规程24、轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法25、轻型混合动力电动汽车污染物排放测量方法26、重型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法27、重型混合动力电动汽车排气污染物测试方法28、混合动力电动汽车综合性能道路试验规程2.3.2 采用国际标准和国外先进标准在我国，采用国际标准和国外先进标准是指导标准化工作的重要原则，在混合动力电动汽车标准的研究与制定工作中也得到贯彻。相对而言，我国在汽车技术领域的基础研究和技术开发水平与国外先进水平存在着不小的差距。尽管在电动汽车技术方面我国在着力改变这种局面，也取得了可喜的进步，但由于整体技术水平和工业基础的限制，能够在国际上有影响的技术创新还偏少。因此，充分借鉴国际上相对成熟的标准成果对于发展我国的电动汽车技术是有益和必要的。当然，将我国在技术创新上的成果更多地在标准中体现，甚至争取向国际标准化组织提交，是我们追求的目标，尽管目前这种情况还不是很多见，但在混合动力电动汽车标准中已有良好的开端。在重型混合动力电动汽车的能耗和排放测试方面，少数国家有大型的整车排放转鼓，而这种昂贵的测试条件对我国目前还不现实。在国外也缺乏成熟经验和规范的情况下，东风电动车公司等单位对各种可替代的方法进行了研究。其中，为在道路上进行能耗试验，将中国汽车技术研究中心承担的另一“863”项目“我国典型城市行驶工况”的研究成果“城市公交循环”作为测试循环之一采用，使得在标准中，有了针对我国城市道路条件的试验方法，这是在制定汽车标准中的一大进步，得益于丌展了更深入的基础研究。采用国际标准和国外先进标准并不是直接采用国外企业的标准。虽然越有技术实力的企业对各国乃至图际标准的影响力越大，也在一定程度上反映技术发展的趋势，但要成为大家公认的技术标雄，必须要经过广泛协调，综合反映各方面的意见。在我们收集和借鉴的混合动力电动汽车标准中，包括国际标准(ISO)、联合国欧洲经济委员会法规(ECE)、欧洲标准 (EN)、美国汽车工程师学会(SAE)、日本电动车协会(JEVS)、美国电动车运输应用协会(ETA)等国际性、地区性和各国行业性组织的标准或规范，特别是ECE、ISO、SAE对我国标准的参考作用更突出一些。2.4 混合动力汽车关键技术混合动力汽车要进入实用化，需要具备高比能量和高比功率的能量存储装置，低成本、高效率的功率电子设备和燃料经济性高、排放低的发动机，需要解决的关键性技术问题包括以下几个方面：混合动力单元技术、能量存储技术、电力驱动系统和、混合动力汽车仿真技术和多能源总成控制策略。2.4.1 混合动力单元技术混合动力汽车的动力可以同时来自热力发动机和电动机。在混合动力汽车上，热力发动机又被称为混合动力单元，与传统汽车发动机相比，其作用发生了变化。在并联混合动力汽车上，混合动力单元通过传动轴驱动车轮，同时电动机也承担一部分驱动的功能，因而使得混合动力单元能够采用尺寸更小、效率更高的热力发动机；在串联混合动力汽车上，混合动力单元驱动发电机产生电能，由于汽车的行驶与发动机没有直接的联系，因此混合动力单元也能够采用小型高效的发动机，且其运行工况可以固定于较小的高功率区。当前，混合动力单元研究的主要对象是热力发动机和燃料电池。在燃料的使用方面出现了很大的变化，除了汽油之外，还有天然气、液化气和酒精等代用燃料。要提高混合动力单元的燃料经济性，对混合动力单元必然提出更多的要求，例如要求混合动力单元能够快速起动和关闭，并降低起动时的排放等。混合动力汽车的主要目标就是降低排放，所以，控制混合动力单元的排放将是今后研究的重点。2.4.2 能量储存技术目前运用于混合动力汽车上的能量储存装置主要还是高能蓄电池，虽然超级电容器、飞轮电池等新型能量储存装置也在研究开发范畴，但是近期最有希望进入实用化的还是高能蓄电池。现在，镍氢电池和锂离子电池已可达到混合动力汽车的使用要求。镍氢电池已广泛地应用于电动汽车。镍氢电池技术的关键是，其能够储存氢的合金应该是一种能够稳定地经受无数次循环，反复使用的材料。镍氢电池容量大，可以循环使用，主要缺陷是成本高，效率低，同时还需要控制氢的损失。锂离子电池电压高，能量密度大，有更高的功率，且充电时间短。目前锂离子电池还处于实验室阶段，正在进行其基本性能和寿命的试验。从发展看，能量储存装置的研究包括以下几个方面：(1)研究电池内部的连接、检测、监控以及便于将整个电池子系统安装在汽车上的支撑机构。(2)电池设计和制造方面的改进。要降低制造成本，改善电池的性能和提高寿命，要达到的目标是：使用寿命达到10年，至少循环使用l 2万次。(3)电池的热能管理及剩余电量管理。由于电池的工作温度范围不可能覆盖汽车的工作温度范围，为了保证电池系统的统一，减少各电池单元之间的不平衡，需要一个有效的热能控制系统。此外，电池的剩余电量直接影响混合动力汽车的经济性和排放，因此需要有效的测试方法和控制装置。2.4.3电力驱动系统在混合动力汽车上，电动机的作用是将由发电机或储能装置提供的电能转换为用于驱动车轮的机械能。与传统汽车不同的是，电动机在低速时可以提供满载转矩，而发动机则必须要等到“暴跳如雷”时才能够输出满载扭矩。这样就使混合动力汽车具有出色的起步加速性能。此外，用于混合动力汽车的电动机还低噪声、高效率，同时具有对电压波动不敏感等性能。用于混合动力汽车的电动机类型有交流感应电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机。目前具有代表性的是交流感应电动机，但这种电动机与生俱来就很难解决其功率和效率之间的矛盾。因此，需要研究出能够用于混合动力汽车的，具有更高效率和功率密度的永磁电动机、开关磁阻电动机等先进电动机，以替代目前使用的交流感应电动机。同时对电动机的控制方法和冷却系统的研究也应继续深入。2.4.4混合动力汽车仿真技术在研究和开发混合动力汽车的部件和选择最佳结构时，需要设计和制造者能够很快缩小研究范围，找到技术突破口。技术方案选择阶段，在系统选择上，可依靠高效的建模工具计算机，通过交替使用候选的子系统进行模拟仿真，从而找到最佳的方案。计算机模型为每个候选子系统提供了详细规格和设计参数，从而方便了设计者的工作，而且还有助于为设计和制造样车制定工程目标和计划。目前，国外用于混合动力汽车的仿真软件很多，如SIMPLEV、CarSi、HVEC、CSM、HEV和V-Elph等，各大汽车生产厂家也有自己的仿真软件。在众多的汽车仿真软件中，ADVISOR是专门为美国能源部混合动力电动汽车计划而开发的混合动力汽车仿真软件。ADVISOR可通过简单的物理模型和经过性能测试的各总成去建立实际的或想象中的汽车，其主要功能在于能够对还未制造的汽车进行性能预测，即能够提供制造一辆汽车需要确定的性能参数，包括加速性和爬坡性能、燃料经济性以及排放性能等。而国内目前还没有较系统和成熟的混合动力汽车仿真软件，因此，这也是我国汽车工业应该研究的一个方面。2.4.5多能源控制策略混合动力汽车与传统车辆相比最大的不同就是动力源的增加，这就导致了在混合动力汽车中能量流动方向的多样性。多能源控制策略就是解决汽车行驶时所需要的能量和功率何时和如何由车上各种不同的动力总成来提供能量管理问题，也就是如何根据使用要求有效的利用不同类型的动力源，以达到节能环保的目的。控制策略是混合动力汽车的灵魂所在，因为其直接影响着能量在车辆内部的流动，从而影响车辆的动力性、经济性以及排放指标。2.5本章小结本章进行了对混合动力系统串联、并联、混联方式的介绍，对每种布置方式的特点进行了分析。通过对城市客车的使用工况、环境以及技术条件的分析，确定了采用混联方式的设计路线，兼有内燃机车和电动汽车的优点。第3章 混合动力城市客车动力系统设计3.1城市公交车工况特点3.1.1城市工况分析世界范围内的车辆行驶工况(见下图3.1，3.2，)被分成三组：美国行驶工况、欧洲行驶工况和日本行驶工况并且以美国FTP(Federal Test Program)为代表的瞬态工况TDC(Transient Driving Cycle)和以ECE(Economic Commission for Europe)为代表的模态工况MDC(Modal Driving Cycle)广为采用。世界各国采用的行驶工况主要来自汽车工业发达国家，同时这些国家仍持续地对车辆行驶工况进行修正和补充。图3.1 美国FTD图3.2瞬态工况TDC和ECE3.1.2混合动力城市客车动力性指标的确定不同类型的车辆有不同的性能要求，对于混合动力城市客车而言，其经济性和排放应优于传统客车，其他方面应与传统客车一样。由于受成本的和性能的制约，混合动力电动汽车在设计时必须按照目标行驶工况进行有针对性的设计，提出合理而又恰当的整车动力性指标。通过十五“863”重大专项课题的研究，我国已经制定出了典型城市公交车行驶工况，如图3.3所示。通过对该工况的统计分析，其主要的特征参数如表3.1所示。图3.3 典型城市公交车行驶工况表3.1 特征参数循环次数行驶时间行驶距离平均车速最高车速最高加速度最大减速度怠速时间怠速时间比例22628s11.6km15.9km/h60km/h0.914m/s21.543m/s2762s29.0%根据上述的统计分析，并参考其它混合动力城市客车性能指标同时结合城市区道路工况的特点提出本文的混合动力城市客车的动力性指标如下：1)最高车速65kmh；2)在车速为10kmh时，爬坡度15；3)0-50kmh的加速时间40km。本文以6100传统燃油客车为研究对象，将其改装为混合动力城市客车。其整车参数如表3.2所示。表3.2 整车主要参数参数参数值参数参数值长宽高（）1020025003040整车整备质量/9300轴距（）4900迎风面积/m27.7轮距（前/后）/2030/1860风阻系数0.8最大满载质量/13500滚动半径/0.53.2动力系统参数计算3.2.1驱动电机的选择混合动力电机选用原则：1、电机驱动系统具有宽广的调速范围，有着与汽车行驶一致的动力特性。简言之，低转速时恒转矩，高转速时恒功率。最高转速越高，在同样的额定输出功率下，转速越高，电动机尺寸、重量越小；2、动态性能好电动机应具有较大的启动转矩和较大范围的调速性能，使HEV具有良好的起动性能和加速性能，以获得所需要的起动、加速、行驶、减速、制动所需的功率和转矩。电动机具有自动调速功能，因此，可以减轻驾驶员的操纵强度，提高家是舒适性，并且能够达到与内燃机汽车加速踏板同样的控制响应；3、为了减少汽车的非有效载荷，要求电机驱动系统体积小、重量轻，功率密度大，在短时间内具有较高的过载能力；4、高效率这对于电动汽车意义尤其重大；5、电气系统安全性和控制系统安全性抗振动、耐腐蚀、低噪音；抗干扰，具有较好的电磁兼容性；各种动力电池组和电动机的工作电压，可以达到300V以上，对电气系统安全性和控制系统的安全性，都必须符合国家或国际有关车辆电气控制的安全性能的标准和规定；6、能够四象限运行，实现正反转和再生制动，进能量回收，再生制动回收的能量一般可达到总能量的10%-15%，这点在内燃机汽车上是不能实现的；7、高电压在允许的范围内，尽可能采用高电压，电压越高，电动机尺寸越小、重量越低，特别是可以降低功率转换器成本；8、电动机还要求可靠性好、耐温和耐潮性强，运行时噪音低，能够在较恶劣环境下长期工作，结构简单，适合大批量生产，价格便宜，便于维修。起初电动汽车中所采用的电动机主要是直流电动机，它的优点在于调速较为方便，直流电动机的磁场和电枢可以分别控制，因此控制起来比较容易，而且控制性能较好。直流电动机的容量范围很广，可以根据需要的转矩和最高转速来选用所需要的容量，市场上有各种不同结构的直流电动机以供选用，直流电动机的制造技术和控制技术都比较成熟，驱动系统价格较便宜。但由于有电刷、换向器等接触零件的限制，转速不能太高，因而质量大，尺寸大，效率较低，还需要对电刷经常进行维护和修理。随着电力电子技术的飞速进步，功率电子元件以及变频器的问世，再加上一些新的控制算法的出现，滑差控制、矢量控制、直接转矩控制等交流电机的调速技术日趋成熟，交流电机驱动系统在电动汽车中已成秀主流，交流电机的效率和功率密度都较直流电机高，而且交流电机结构牢固，维护起来十分方便。永磁电机驱动系统主要选用永磁无刷同步电机，该电机没有激磁铜耗、效率较高(最大效率可达95)、功率因高、体积小、功率密度大，变频调速是永磁无刷同步电机的基本调速方式。但其主要不足是永磁材料昂贵，制造工艺复杂，性能受温度影响较大(易退磁)，大功率输出困难。由于其体积小和效率高有十分广阔的应用前景。开关磁阻电机驱动系统中的开关磁阻电机(SRM)的定子和转子均为凸极结构，只在定子凸极上安装备相励磁绕组，转子上没有任何绕组，因此结构十分简单、成本较低、可靠性高、起动性能好、调速性能好，控制装置也比较简单，主要缺点为转矩脉动大、噪声大、必须使用位置检测器、按照定予的凸极数来确定逆变器和电机的引出线等。实际应用较少。伴随着技术的进步，其开始应用在电动车上。混合动力城市客车电动机类型的选择要综合考虑车辆动力性能要求、电动机的重量、体积、成本、技术水平等因素，选择最合适的电动机类型。目前在电动汽车上已应用的和有应用前景的有直流电动机、交流感应(异步)电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机等，他们的性能比较见表3.3其中控制器成本一栏以直流电动机为基准。表3.3 电动机性能比较性能/类型直流电动机交流感应电动机永磁同步电动机开关磁阻电动机功率密度差一般好一般过载能力200300-500300300-500力矩转速性能一般好好好转速范围（r/min）4000-600012000-200004000-1000015000负荷效率/%80-8790-9285-9778-86峰值效率/%80-8794-9590-9578-86易操作性最好好好好可靠性差好一般好结构坚固性差好一般好尺寸及质量大，重一般，一般小，轻小，轻控制器的成本鉴于交流感应电动机的操作容易，可靠性强等综合优点，本车就采用交流异步感应电动机作为驱动系统。汽车功率平衡方程式： （3.1）从起步到10Km/h，由电动机单独驱动，所需时间5s,计算电动机的功率： （3.2）式中： 总效率，永磁电动机效率95%-97%，取96%；G整车满载时所受重力mg，m为13500kg，g取9.8m/s；F滚动阻力系数，良好的沥青或混凝土路面为0.010-0.018，取0.012；CD空气阻力系数，客车0.5-0.8，取0.8；A迎风面积，经计算为7.7m；汽车旋转质量换算系数，查表取1.3； （3.3）=36.5kw 所选电机为伊诺华电机有限公司生产的M10000DA型混合动力车用交流异步电动机。额定功率30Kw，峰值功率90Kw，额定电压360V。3.2.2动力电池的选择混合动力汽车的电池仅在车辆启动、低速运行、加速等工况下工作，对能量和容量的要求不像纯电动汽车那样苛刻，所以混合动力汽车电池的重量和成本都有大幅度下降，选择范围也更为广泛。混合动力汽车上的电池其使用状况也不同于电动汽车，在工作中电池处于非周期性的充放电循环中，要求电池的充放电速率和效率高，因此，混合动力电动汽车用电池不仅需要高能量密度(Whkg)而且还需要离功率密度(W/ kg)。研究与开发高性能、低成本、寿命长的电池，仍然是发展混合动力电动汽车的关键问题之一。目前已研究开发的电池有铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等几种。铅酸电池是较为成熟的电池，它具有可靠性赛、价格低的特点，新研究开发的胶体电池、阀控电池等，在比能量、比功率、快速充电性能等方面均比普通铅酸电池有较大的提高，因此，在各国都有较多的应用，但是铅酸电池因为循环寿命、比功率等因素很难满足混合动力汽车的使用条件，所以近两年来基本已经退出混合动力汽车的应用。1、镍-氢(Ni-MH)电池镍-氢电池是一种碱性电池，镍-氢电池的标称电压为1.2V，比能量可达到70-80 Whkg，有利于延长HEV的行驶里程。比功率可达到200 W/ kg，是铅酸电池的2倍，能提高车辆的起动性能和加速性能。有高倍率的放电特性，短时间可以以3C放电，瞬时脉冲放电率很大。镍-氢电池的过充电和过放电性能好，能够带电充电，并且可以快速充电，在15min内可以充60%的容量，一小时内可以完全充满，应急补充充电的时间短。在80%的放电深度下，循环寿命可达到1000次以上，是铅酸电池的3倍。采用全封闭的外壳，可以在真空的环境中正常工作。低温性能较好，能够长时间存放。镍-氢电池中没有Pd和Cd等重金属元素，不会对环境造成污染，镍-氢电池可以随充随放，不会出现镍-膈电池在没有放完电后随即充电而产生的“记忆效应”。HEV动力电池组是经常处于充电、放电状态，而且充电、放电是不规则地进行，这对电池的寿命带来严重的影响，松下电气公司，用模拟HEV行驶工况对镍-氢电池进行仿真试验，证实镍-氢电池的特性几乎不发生变化，镍-氢电池用于HEV是比较合适的。2、锂离子（Li-ion）电池锂是最轻的金属元素，原子量仅为6.49，比重为0.534g/cm，也是化学性能最活泼的金属元素。锂离子电池显示出很多优点，电压高达3.6-4V，相当于3个镍-镉电池串连起来的电压。比能量达到100-120 Whkg，是镍-镉电池的1.5-3倍，比功率高达1500 W/ kg，循环寿命可以达到1000次。充放电效率高，功率输出密度大，没有记忆效应，其能量达到铜酸电池的三倍以上，具有安全性、环保性好等优点。锂离子电池主要问题是快速充、放电的性能较差，需要进一步解决对其充放过程的控制和配备专用的充电器。对于大容量锂离子电池组，还需要解决电池组的可靠性和各个单体电池之间一致性。钴系锂离子电池在充电状态时会引起电池爆炸，需要用安全阀以防止电解液受高温气化后产生的压力升高。并装自动温度调控装置，进行过充、放电的保护。锂的制取较困难，管理和使用较复杂，要求有严格的安全措施，需要配备电子保护电路、电池管理系统和热管理系统等，使得其附属装置更加复杂，也增加了电池组的造价，价格高于同等容量的Ni-Cd电池或Ni-MH电池。3、镍-镉（Ni-Cd）电池镍-镉电池的工作电压较低，单体电池的标称电压为12V。比能量为55 Whkg，比功率可以超过225 W/ kg，循环使用寿命达2000次以上。可以进行快速充电，充电15min可以恢复50%的容量，1h可以恢复100%的容量，但一般情况下完全充电需要6h。放电深度100%，自放电率低于0.5%/天。可以再-40-80的环境温度条件下正常工作。快速充电能力强，18min即可从40%达到80%。镍-镉电池具有记忆效应，镍-镉电池采用的镉（Cd）是一种有害的重金属，在电池报废后必须进行有效的回收，这点在国外已能实现。镍-镉电池的成本约为铅酸电池的4-5倍，初始购置费用较高，但镍-镉电池的比能量和循环使用寿命，都大大的高于铅酸电池，因此，在电动汽车实际使用时，总的费用不会超过铅酸电池的费用。4、超级电容器电容器是有两个彼此绝缘的平行金属导体的电容板组成，电容器极板上所储积的电量q与其上的电压成正比。电容器的容量单位为法拉（F），当电容充上1V电压，如果极板上储存1C的电荷量，则该电容的电容量就是1F。超级电容器具有高的能量密度和极好的充电和放电能力。超级电容器的一对集电极上装有固体活性材料，在两个电极之间装有电解液和绝缘层。电荷演集电极和电解液成对排列，形成一个双层电容器，扩大了电容器的容量。电容器的电容量从1F到几千F，工作电压由即使V到几百V，放电电流可高达几千A，能量密度比传统的电容高近百倍，瞬时放电功率比铅酸蓄电池高几十倍，充放电次数可达数十万次。但对超级电容器放电的控制，还需要进一步解决智能化控制技术。根据城市客车的频繁起步加速，经常制动等运行工况、环境，选择充放电性能优良的镍-氢电池作为动力电池。混合动力城市客车采用额定功率为35Kw的交流异步电动机，电池采用40Ah的镍-氢电池，以此为参照，选择江苏春兰清洁能源研究院公司生产的镍-氢动力电池，单体电压12V，容量40Ah，质量6.5kg，30组串联，总电压360V。3.2.3发动机的选择发动机功率的选择对混合动力系统的设计至关重要。设计中常按保证汽车预期的最高车速来初步选择发动机功率。最高车速虽然是动力性的一个指标，但它实质上反映了汽车的加速能力与爬坡能力。这是因为最高车速高，要求的发动机功率越大，汽车后备功率越大，加速与爬坡能力越好。混合动力城市客车的动力总成参数确定的基本原则是：发动机功率只需满足在平坦路面上以最高车速行驶的要求，即加速和爬坡所需的峰值功率由电池来补充。所以，选择的发动机功率应使其满足发动机单独驱动时达到最高车速的动力要求。1、国家863计划多混合动力客车最高时速的设计要求为80Km/h，根据最高车速计算功率需求： （3.4） （3.5）2、国家863计划多混合动力客车的最大爬坡度设计要求为25，根据最大爬坡度计算功率需求： （3.6） （3.7）由于电动机可以提供35kw的额定功率，所以，发动机需提供的最大功率为177-35=142kw。考虑到发动机所带附件功率(根据系统结构包括空调、动力转向和空气压缩机等附件功率)。再考虑到发动机还要有10的裕量功率为电池组充电，这样所需求的发动机总功率为170.4kw据此选择康明斯柴油机有限公司生产的ISDe230-30发动机。型式为立式、直列六缸、水冷、四冲程，废气涡轮增压，空-空中冷，该发动机最大功率为169kw/2500rpm,最大转矩900Nm/1400rmp。如图3.4所示。图3.4 发动机功率转矩曲线3.2.4离合器的选择离合器在机械传动系是作为一个独立总成而存在的，各种汽车广泛采用的摩擦离合器是一种依靠主、从动部之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。它主要包括主从动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构等四个部分。根据离合器的原理和功用，它应满足下列主要要求：（1）能在任何行驶情况下，可靠地传递发动机的最大扭矩。为此，离合器的摩擦力矩（）应大于发动机最大扭矩（）；（2）接合平顺、柔和。即要求离合器所传递的扭矩能缓和地增加，以免汽车起步冲撞或抖动；（3）分离迅速、彻底。换档时若离合器分离不彻底，则飞轮上的力矩继续有一部份传入变速器，会使换档困难，引起齿轮的冲击响声；（4）从动盘的转动惯量小。离合器分离时，和变速器主动齿轮相连接的质量就只有离合器的从动盘。减小从动盘的转动惯量，换档时的冲击即降低；（5）具有吸收振动、噪声和冲击的能力；（6）散热良好，以免摩擦零件因温度过高而烧裂或因摩擦系数下降而打滑；（7）操纵轻便，以减少驾驶员的疲劳；（8）摩擦式离合器，摩擦衬面要耐高温、耐磨损，衬面磨损在一定范围内，要能通过调整，使离合器正常工作。采用单片摩擦离合器是利用摩擦来传递发动机扭矩的，为保证可靠度，离合器静摩擦力矩应大于发动机最大扭矩 （3.8）式中： 离合器后备系数（）；（1）后备系数是离合器的重要参数，反映离合器传递发动机最大扭矩的可靠程度，选择时，应从以下几个方面考虑：a. 摩擦片在使用中有一定磨损后，离合器还能确保传递发动机最大扭矩；b. 防止离合器本身滑磨程度过大；c. 要求能够防止传动系过载。如表3.4所示通常客车=1.52.25。结合设计实际情况，故选择=1.5。 =1.6345=552 （3.9）表3.4 离合器后备系数的取值范围车型后备系数乘用车及最大总质量小于6t的商用车1.201.75最大总质量为614t的商用车1.502.25挂车1.804.00摩擦片的外径可由式: （3.10）式中： 直径系数，如表3.5所示取KD=16；得：D=376mm表3.5 直径系数的取值范围车型直径系数乘用车14.6最大总质量为1.814.0t的商用车16.018.5(单片离合器)13.515.0(双片离合器)最大总质量大于14.0t的商用车22.524.0通过上述计算在表3.6中选取相应数据。表3.6 离合器摩擦片尺寸系列和参数外径Dmm160180200225250280300325380内径dmm110125140150155165175190205厚度/mm3.53.540.6870.6940.7000.6670.6200.5890.5830.5850.8420.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.540单面面积cm2106132160221302402466546729取最后一组数据，即：外径：380mm；内径：205mm；厚度：4mm；：0.842；：0.540；单面面积：729cm2；摩擦片的摩擦因数取决于摩擦片所用的材料及基工作温度、单位压力和滑磨速度等因素如表3.7所示。表3.7 摩擦材料的摩擦因数的取值范围摩擦材料摩擦因数石棉基材料模压0.200.25编织0.250.35粉末冶金材料铜基0.250.35铁基0.300.50金属陶瓷材料0.4摩擦面数Z为离合器从动盘数的两倍，决定于离合器所需传递转矩的大小及其结构尺寸。本题目设计单片离合器，因此Z=2。离合器间隙t是指离合器处于正常接合状态、分离套筒被回位弹簧拉到后极限位置时，为保证摩擦片正常磨损过程中离合器仍能完全接合，在分离轴承和分离杠杆内端之间留有的间隙。该间隙t一般为34mm。取t=4mm。离合器的静摩擦力矩为： （3.11） （3.12） 代入数据得：单位压力P0=0.40MPa。如表3.8所示。表3.8 摩擦片单位压力的取值范围摩擦片材料单位压力/MPa石棉基材料模压0.150.25编织0.250.35粉末冶金材料模压0.350.50编织金属陶瓷材料0.701.50膜片弹簧主要参数的选择1. 比较H/h的选择此值对膜片弹簧的弹性特性影响极大，分析式中载荷与变形1之间的函数关系可知，当时，F2为增函数；时，F1有一极值，而该极值点又恰为拐点；时，F1有一极大值和极小值；当时，F1极小值在横坐标上。如图3.5所示。1- 2- 3-4- 5-图3.5 膜片弹簧的弹性特性曲线为保证离合器压紧力变化不大和操纵方便，汽车离合器用膜片弹簧的H/h通常在1.52.0范围内选取。常用的膜片弹簧板厚为24mm，本设计 ，h=2mm ，则H=4mm 。2. R/r选择通过分析表明，R/r越小，应力越高，弹簧越硬，弹性曲线受直径误差影响越大。汽车离合器膜片弹簧根据结构布置和压紧力的要求，R/r常在1.201.35 的范围内取值。为使摩擦片上的压力分布较均匀，推式膜片弹簧的R值应取大于或等于摩擦片的半径。3.圆锥底角 汽车膜片弹簧在自由状态时，圆锥底角一般在范围内，本设计中 得在之间，合格。4.切槽宽度mm，mm，取mm，mm，应满足的要求。5. 压盘加载点半径和支承环加载点半径的确定应略大于且尽量接近r，应略小于R且尽量接近R。本设计取mm，mm。膜片弹簧应用优质高精度钢板制成，其碟簧部分的尺寸精度要高。国内常用的碟簧材料的为60SizMnA，当量应力可取为16001700N/mm2。6. 公差与精度离合器盖的膜片弹簧支承处，要具有大的刚度和高的尺寸精度，压力盘高度公差要小，支承环和支承铆钉安装尺寸精度要高，耐磨性要好。3.3本章小结本章的内容是设计中的关键环节，首先确定了原型车的基本参数，通过对比分析选定了交流异步电动机作为驱动电机，镍-氢电池作为动力蓄电池，并通过计算以及参考确定了相应的参数，电动机额定功率30Kw，动力电池360V，40Ah，确定了整车的动力性参数。第4章 驾驶区布置4.1人体主要尺寸从人的生理特点出发以人体各个关节舒适角度为判断依据，以提高驾驶员在操控车辆过程中的舒适性和行车安全性为目的。着重讨论车辆驾驶区内的各种仪器设备的布置。 讨论的内容主要包括： 1、确定H点的位置。 2、确定驾驶员座椅的布置 3、确定方向盘的布置位置。人体主要尺寸包括身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长等六项如表4.1所示。表4.1 人体主要尺寸百分位数项目151050909599身高/mm1543158316041678175417751814体重/kg44485059717583上臂长/ mm279289294313333338349前臂长/ mm206216220237253258268大腿长/ mm413428436465496505523小腿长/ mm324338344369396403419人体水平尺寸包括胸宽、胸厚、肩宽、最大肩宽、臀宽、坐姿臀宽、坐姿两肘肩宽、胸围、腰围、臀围等十项如表4.2所示。表4.2 人体水平尺寸百分位数项目151050909599胸宽242253259280307315331胸厚176186191212237245261肩宽304320328351371377387最大肩宽383398405431460469486臀宽273282288306327334346坐姿臀宽284295300321347355369坐姿两肘间宽353371381422473489518胸围7627918068679449701018腰围620650665735859895960臀围7808058208759489701000通常，在确定外部尺寸，如手臂活动的可及范围、脚踏板的位置等，不宜采用过大的百分位数，以满足大多数人的要求，考虑车市客车本身的尺寸比较大，而且驾驶员的主要是男性，因此，选择50百分位来确定驾驶区的布置。将驾驶员频繁操作的方向盘以及各种按键布置在手臂的推荐工作范围以内，以提高操作的方便舒适性。1、确定H点位置 H点它表示汽车驾驶员或乘员人座后胯关节中点在车身中的实际位置。它是决定乘坐舒适性、视野性、操作方便性、手伸及性等的基准点。 首先，根据SAE标准规定，汽车从前到后的方向为X正方向，驾驶员到乘客门的方向为Y正方向，汽车从地板到顶的方向为Z正方向。然后根据方向机Y轴的位置结合GB/T13053-2008 客车车内尺寸确定出加速踏板的位置，在踏板行程范围内。结合实际情况，在符合GB的情况下，将加速踏板尽可能向前向外侧布置会使用驾员右腿空间更大，增加关节舒适度。至此，加速踏板的位置可以确定。2、确定驾驶员座椅的大致布置范围 座椅参考点是指座椅上的一个设计参考点, 它是制造厂规定的设计基准点。考虑到座椅的所有调节形式水平、垂直及倾斜, 确定了在正常驾驶或乘坐时座椅的最后位置。人体模型按规定摆放在座椅上时, 实际H点应与座椅参考点重合。 3、确定驾驶椅、转向盘的准确布置范围我们找到两个位置而通过两个点的座线围成的一个平行四边行区域逐步接近最优布置。4.2客车驾驶区尺寸表4.3 客车驾驶区尺寸序号项 目代码尺寸说 明1座垫至顶盖高H1110002坐垫高H23704503常用制动、离合器踏板中心A11800900座垫上表面向踏板中心方向延伸500mm为折点，A11等于500mm加折点至离合器或常用制动踏板中心的距离。采用铰支式踏板时，此尺寸的增加不大于100mm4加速踏板中心距离A129001000座垫上表面向踏板中心方向延利500mm为折点，A12等于500mm加折点至加速踏板中心的距离。注：排气制动踏板（踏钮）中心可参照本尺寸5前围护板距离L111050脚能伸到的最前位置6仪表板距离L12650750此值在座椅中心平面上测量7仪表板下缘至地板表面距离H12450推荐值8转向盘直径D114255509转向盘角11557510转向盘下缘最低点至座垫上表面距离H19180280推荐值20026011转向盘外缘至靠背表面距离L1335038012座椅中心平面至侧围距离W1136055013转向盘中心至座椅中心平面距离W124014转向盘上平面与Y平面的夹角1290515转向盘外缘至侧围护板距离W1310016转向盘外缘至仪表板最小距离A1380 （续）17转向盘下缘最低点至离合器、常用制动踏板中心距离A14100推荐值18离合器、常用制动踏板最大行程A1520019离合器、常用制动、加速踏板中心至两侧障碍物距离A1680推荐值在踏板行程范围内20离合器、常用制动、加速踏板中心至前面障碍物距离A17120推荐值在踏板行程范围内21离合器踏板中心至近侧围护板距离W148022离合器踏板中心至转向盘中心距离W1580200指通过中心的两个Y平面之间的距离23常用制动踏板中心至转向盘中心距离W1670180指通过中心的两个Y平面之间的距离24常用制动踏板中心至加速踏板中心距离W17110160指通过中心的两个Y平面之间的距离，推荐值为11013025加速踏板中心至最近障碍物距离W186026风窗下缘距离L141060在基准Y平面上测量，推荐值为1060114027风窗下缘至驾驶区挡板距离L151300在基准Y平面上测量，推荐值为1300145028风窗下缘至地板表面距离H14770在基准Y平面上测量29变速杆手柄在任意位置时，均应位于转向盘下面和驾驶员座椅右边，不低于座垫表面。A2060030变速杆手柄和驻车制动手柄在任意位置时，距驾驶区内其他零件或操纵杆的距离A21504.3驾驶员座椅的结构参数汽车座椅的舒适性通常包括震动舒适性，坐姿舒适性和操作舒适性。震动舒适性一般不能只靠尺寸参数来保证，而驾驶席的坐姿舒适性和操作舒适性以及乘员席的坐姿舒适性则应通过座椅的结构和尺寸参数得到相应程度的保证。座椅的尺寸结构参数可参考驾驶或乘坐姿势下人体尺寸的测量值加以确定，其基本尺寸必须要考虑到各种影响因素。为了使不同身高的驾驶员获得良好的静态舒适性，并自如地进行操作，必须使座椅的尺寸合适，驾驶位置合理。通常对于座椅来说，以下外形尺寸必须在规定的范围之内：1、坐垫深度：对于身材高大的驾驶员来说，坐垫太浅会因大腿下面无足够的支撑而感到不适，反之，身材稍小的驾驶员则会因为坐垫太深而背部不能与靠背接触，势必要端坐，长时间的端坐更易疲劳。因此，坐垫深度一般取400500mm。2、坐高：即坐垫上表面至地板的距离。坐垫的高度应保证双脚能自如踏在地板上，并可以自由的前伸后屈。坐垫过高，身材稍小的驾驶员踩踏板困难，大腿下面过分受压而使血液流动不畅，以致麻木而很快疲劳；反之，坐垫过低，会使身材高大的驾驶员因小腿与大腿的角度小而很快疲劳。因此，坐垫高度一般以取350400mm为宜，最低不小于300mm，最高不大于400mm。3、坐垫角度及靠背与坐垫的夹角：坐垫上表面若是水平的，则人坐上去身体会产生向前滑动的趋势，为保证驾驶员身体不向前滑动，垫面一般设计成前高后低的倾斜状，一般以取5080为宜。由于坐垫有水平夹角而造成靠背与坐垫夹角减小，如果角度过小，则腰椎就会由正常弯曲变直，使腰部很快疲劳，因此，一般靠背都设计成可调，使其后倾，以增大躯干和大腿之间的夹角。对于汽车座椅，其躯干和大腿间夹角以在9501050范围为宜。4.3.1座椅布置根据人体的舒适坐姿和汽车设计对人体的布置要求，对座椅进行布置并确定座椅与操纵装置的相对位置；按舒适坐姿选择座椅的座面高度、座宽、座深、座面倾角、靠背的高、靠背与座面夹角；按汽车中利用人体样板进行人体布置的原则，来确定座椅与操纵装置的相对位置，确定出座椅与方向盘和加速踏板的相对位置，同时确定座椅的水平调节量和垂直调节量。4.3.2人体压力在座椅上的布置人体与座椅之间的压力分布称为坐姿的体压分布，坐姿的体压分布是影响乘坐舒适性的重要因素。人就坐时，身体重量的大部分(约80)经过臀部、背部隆起部分及其附着的肌肉压在座椅面上。座椅各部位的受力分布如图4.1所示。 图4.1座椅各部位的受力分布4.3.3座椅的人机工程学要求（1）各部贴合感：要求座椅靠背和坐垫的形状与人体背部、臀部及大腿底面的形状相贴合。贴合感强的座椅将有利于改进接触面积和部位。（2）横向稳定性：汽车转弯时，人体承受横向加速度，为了提高驾驶员的身体保持性，要求座椅的侧面稍加高，以便两跨和大腿部能轻轻支承身体。（3）背部和腰部的合理支承：汽车座椅设计时应提供形状和位置适宜的两点支承，第一支承位于人体第56胸椎之间的高度上，作为肩靠能减轻颈曲变形；第二支承设置在腰曲部位作为腰靠，能保证驾驶员坐姿势下近似于正常的腰曲弧线。（4）各部合适的软硬感：座椅最重要的作用是支撑驾驶员的身体，不能只是一把安乐椅，表面硬一些的座椅不易使人疲劳，但与身体不是特别贴合的硬座椅会压迫身体的某一部分，使疲劳感倍增。（5）振动舒适性：需要设计好座椅的静态刚度、共振频率及衰减特性。4.3.4乘员座椅设计的基本原则汽车座椅设计是一项复杂的系统工程，设计时应依据人体工程学原理综合考虑座椅的舒适性、减振性、安全性以及座椅的合理布置。1、设计时首先要绝对保证驾乘者的安全，这就要求座椅要有足够的强度，在发生碰撞时，座椅不会或可以减轻对乘坐者造成伤害，并能起到一定的保护作用。2、设计的座椅必须能使乘客保持良好的坐姿，使其脊柱自然弯曲，保证合理的体压分布并使其肌肉松弛，上体通向大腿的血管不受压迫，血液循环正常；并具有腰椎依托感、腰背部贴和感和侧向稳定感。能有效隔离或衰减路面不平产生的振动，满足大多数乘客坐姿舒适性的要求如图4.2所示。图4.2舒适的坐姿关节角度4.4本章小结本章对驾驶区进行布置，驾驶员操作频繁的按钮、操纵杆等布置在最佳的位置，方便驾驶员操作，降低劳动强度，减少了驾驶员的疲劳程度，提高了行驶的安全性。第5章 整车经济性的计算5.1燃油经济性评价指标在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的燃油消耗量经济行驶的能力，称作汽车的燃油经济性。汽车的燃油经济性通常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油消耗量能使汽车行驶的里程来衡量。在我国及欧洲，燃油经济性指标单位为L/100km，即行驶100km所消耗的燃油升数。数值越大，汽车燃油经济性越差。等速行驶百公里燃油消耗量是常用的一种评价指标，指汽车在一定载荷（我国规定轿车为半载，货车为满载）下，以最高档在水平良好路面上等速行驶100km的燃油消耗量。常测出每隔10km/h或20km/h速度间隔的等速百公里燃油消耗量，燃油在图上连成曲线，称为等速百公里燃油消耗量曲线，用它来评价汽车的燃油经济性。但是，等速行驶工况并没有全面反映出汽车的实际运行情况，特别是在市区行驶中频繁出现的加速、减速、怠速停车等行驶工况。因此，在对实际行驶车辆进行跟踪测试统计的基础上，各国都制定了一些典型的循环行驶试验工况来模拟汽车实际运行状况，并以其百公里燃油消耗量来评定相应行驶工况的燃油经济性。图5.1和图5.2给出了联合国欧洲经济委员会、美国及我国法定的商用车与城市客车测定燃油经济性的循环行驶工况图。图5.1 城市客车四工况图图5.2 商用车六工况图5.2燃油经济性的计算汽车行驶时单位时间内的燃油消耗量为： （5.1）式中： b燃油消耗率g/(kWh)；燃油的密度（kg/L）；g重力加速度(）；汽油的g可以取为6.96-7.15N/L，柴油可取为7.94-8.13 N/L。混合动力车里，电动动力系统优化了内燃机的工作区域，使得内燃机可以始终在最优工况下运行，ISDe230-30的经济燃油消耗率为220 g/(kWh)，根据城市客四工况图计算各个阶段的功率需求。计算公式如下： （5.2）计算结果如表5.1所示：表5.1 各阶段功率需求阶段1234567功率（kw）25.5050.7973.6492.5825.44151.7813.75从初始速度加速至所需的燃油消耗量为： （5.3）故各阶段燃油消耗量如表5.2所示：表5.2 各阶段燃油消耗量阶段1234567Q（mL）5.3625.1254.9971.0232.990.3411.72整个循环过程燃油消耗量为： （5.4）混合动力客车，起步阶段（车速低于10km/h）依靠电动动力系统提供驱动力，当车速达到设定值之后，内燃机开始工作，输出动力驱动车辆行驶。在加速爬坡过程中，电动动力系统 提供辅助动力，以达到优化内燃机运行工况的目的。因此，混合动力客车的内燃机在四工况图的特定阶段所提供的功率要比传统内燃机车低，甚至不提供功率。RL6100的电动动力系统在起步阶段单独工作，加速过程中提供额定功率起到辅助作用，在急加速过程中提供峰值功率，制动过程中回收车辆的动能，储存到动力蓄电池里，因此，各个工作阶段内燃机提供的功率如表5.3所示：表5.3 Rl6100内燃机提供的功率阶段1234567功率（kw）-15.7938.6457.5825.44116.7813.75据此计算RL6100的燃油消耗量如表5.4所示：表5.4 Rl6100燃油消耗量阶段1234567Q（mL）-6.8617.9342.532.9 75.211.72整个循环过程燃油消耗量为： （5.5）混合动力车在匀速行驶，发动机功率充裕的情况下，会带动电动机运行，作为发电机为动力蓄电池充电，此过程中的燃油消耗量为：=40.9mL （5.6）总燃油消耗量为188.9mL，燃油节省率为（291.45-210.08）/291.45=27.92%,达到了对混合动力城市客车节油的要求。5.3本章小结在本章中，根据城市客车四工况循环图，分别计算了传统内燃机城市客车的燃油消耗量和RL6100混合动力城市客车的燃油消耗量，计算结果表明混合动力城市客车因为加装了电动动力系统，优化了发动机的工作状况，燃油消耗量降低了，符合设计要求。结 论本文运用混合动力，汽车设计，等学科的知识，完成了RL6100混合动力城市客车的总体设计，所做的先期工作。主要体现在以下几个方面：1、详细分析了混合动力汽车的驱动型式及其特点，通过比较三种驱动型式的优劣，总结出各自使用的范围，同时考虑城市客车运行工况的特点，确定了混合动力客车所采用的驱动型式为混联式；2、在原有6100传统燃油客车的基础上，并依据我国典型城市公交车运行工况的特点，确定了混联式混合动力城市客车动力部件的选型、参数匹配和整车总布置设计方案；3、鉴于交流感应电动机的操作容易，可靠性强等综合优点，本车就采用交流异步感应电动机作为驱动系统，额定功率30kw，额定电压360V。动力蓄电池选择了充放电性能优良的镍-氢蓄电池，单体电压12V，共30组，容量为40Ah；4、设计了单轴双离合器型式，使得整车布置简单，并实现制动时的能量回收；5、基于科学的驾驶区布置，让驾驶员的操作更方便，降低疲劳强度，提高了行驶的安全性；6、对混合动力城市客车的经济性进行了计算分析，比传统内燃机车节省燃油效果明显。需要进一步研究的问题：对混合动力城市客车进行总布置方面的改进，具体参数匹配还有待进一步研究，如在动力系统空间变小的情况下的散热问题，发动机位置改变后的固定、隔振和降噪等问题。如需要进一步的研究，兼顾最佳燃油经济性排放性、电池使用寿命等各方面的控制策略的研究是今后一个工作重点和难点。参考文献1陈清泉，孙逢春，祝嘉光.现代电动汽车技术M，北京：北京理工大学出版社，20022麻友良，陈全世.混合动力电动汽车的结构与特性分析J.汽车研究与开发，20003熊建，管华混合动力电动客车的发展及其产业化J客车技术与研究，20024李兴虎电动汽车概论M北京：北京理工大学出版社,200585段岩波，张武高，黄震混合动力电动汽车技术分析J柴油机,20096钱立军，赵韩，鲁付俊混合动力电动汽车传动系统结构分析J合肥工业大学学报,20037杨妙梁混合动力汽车发展趋势J汽车与配件，20028 王家明，郭晋晟，冒晓建，钟虎，卓斌.新型混联式混合动力客车动力系统分析J .汽车技术,2008.99余晓江，何洪文，孙逢春. 混合动力电动大客车的技术现状M.北京理工大学出版社,200810陈清泉，孙逢春混合电动车辆基础M.北京理工大学出版社，2001.111徐达.专用汽车结构与设计M.北京：北京理工大学出版社，2007.712邹国棠，程明.电动汽车的新型驱动技术M.北京：机械工业出版社，2010.413Modern Electric，Hybrid Electric，and Fuel Cell Vehicles Fundamentals，Theory，and Design （美）Yimin Gao，Mehrdad Ehsani ，Ali EmadiM.北京：机械工业出版社，2008.614刘惟信.汽车设计M.清华大学出版社2001.715陈文弟.客车制造工艺技术M.北京：人民交通出版社，2002.1016唐鹏，孙骏电动汽车动力性能的建模与仿真J交通与计算机,200717张翔，钱立军，张炳力电动汽车仿真软件ADVISOR的应用J汽车研究与开发，200418陆中源. 新型改装油电混合动力城市客车J.城市客车,200719 赵子亮，刘明辉，李骏，王庆年. 混合动力城市客车动力传动系方案选择研究J. 中国汽车工程学会2003学术年会，2003.620赵树朋，张世芳.混合动力城市客车运行工况参数的探讨J.河北农业大学学报 ,2007.521 何凤有，马秀丽.混合动力电动汽车核心技术分析与研究J. 中国矿业大学2000.22 K.T.Chau,Y.S.Wong,C.C.Chan. An Overview of Energy Sources for Electric VehiclesJ.Modern Electric Vehicles,Electric Drives and Power Electronics,2006致 谢毕业设计作为对大学生在校最后阶段的一次综合知识检验以及能力的考核，对我们来说有着相当深远的意义。它全方位的检验的学生在大学四年所学过的课程及学习效果，并通过设计过程和设计成果从各方面反应了学生各方面的综合能力以及在某些方面的欠缺和不足，使我们从心里准备在以后的学习和工作中不断完善自己。毕业设计可以说是由学校走向社会的一个阶梯，可以初步了解自己的工作能力。培养了学生积极思考，勤奋刻苦的工作态度为以后的工作打下基础。本次设计及设计说明书是在李涵武老师的悉心指导下，经过不断的学习和修改完成的。李老师严谨求实的态度，渊博的学识，丰富的实践经验，使我受益匪浅、终生难忘将是我永远学习的楷模。在整个毕业设计任务期间，李老师对我严格要求，不断督促我的进步，对我的问题及时指正并加以引导，帮助我成长。我从老师这里不仅学到了丰富的知识，更重要的是学到了一份锲而不舍的钻研精神、一份对事业对生活的态度，所有这些都将是我人生路上的宝贵财富。对此，我再一次向李老师表示诚挚的谢意！在整个毕业设计期间，汽车与交通工程学院的各位老师我很大帮助和启示，使我学到更多的知识，从而顺利的完成毕业设计。在此一并表示衷心的感谢。附 录附录A.英文文献Hybrid vehicles and electric vehicles have advantages in many fields，such as technology, economy and environment will become the first decades of the new century, the development of mainstream cars and automobile industry become the consensus of all of the industry. The Chinese government also has the National High Technology Research and Development Program (863 Program) specifically listed, including hybrid vehicles, including electric cars of major projects. At present, Chinas independent innovation of new energy vehicles in the process, adhere to the government support to core technology, key components and system integration focusing on the principles established in hybrid electric vehicles, through close links between production cooperation, Chinas independent innovation of hybrid cars has made significant progress.With completely independent intellectual property rights form the power system technology platform, established a hybrid electric vehicle technology development. Is the core of hybrid vehicles batteries (including battery management system) technology. In addition, also include engine technology, motor control, vehicle control technology, engine and electrical interface between the power conversion and is also the key. From the current situation, China has established a hybrid electric vehicle power system through Cooperative R & D technology platforms and systems, made a series of breakthroughs for vehicle development has laid a solid foundation. Mastered the core technology of key components, developed a series of products, a comprehensive follow-up of key components and parts industry. In the core of hybrid cars - battery technology research and development, China has independently developed the capacity to 6Ah-100Ah Ni-MH and Li-ion battery products, energy density and power density close to the international level and break through the security technology bottlenecks the scale of the worlds first urban public transport buses used; the following self-developed 200kW permanent magnet brushless motors, induction motors and switched reluctance motor, motor power to weight ratio than 1300w/kg,Motor system to achieve maximum efficiency 93%; self-developed fuel cell engine technology advanced, more than 50% efficiency, control the worlds few car a hundred kilowatt fuel cell engine development, manufacturing and testing technology one of the countries. At the same time, the key components of hybrid car industry, a comprehensive follow-up of production capabilities and complete. Mastered the entire vehicle key development, the formation of a capability to develop various types of electric vehicles. Hybrid cars in China in systems integration, reliability, fuel economy and other aspects of the marked progress in achieving fuel economy of different technical solutions can be 10% -40%. Meanwhile, the hybrid vehicle automotive enterprises and industrial R & D investment significantly enhanced, accelerating the pace of industrialization. A vehicle that has two or more power trains is called a hybrid vehicle. The power train is defined as the combination of the energy source and the energy converter A hybrid vehicle drive train usually consists of no more than two power trains. More than two power trains will make the drive train very complicated. For the purpose of recapturing braking energy that is dissipated in the form of heat in conventional IC engine vehicles, a hybrid drive train usually has a power train that allows energy to flow bidirectionalA hybrid drive train can supply its power to the load by a selective power train. There are many available patterns of operating two power trains to meet the load requirement:1. Power train 1 alone delivers its power to the load.2. Power train 2 alone delivers its power to the load.3. Both power train 1 and power train 2 deliver their power to the load simultaneously.4. Power train 2 obtains power from the load (regenerative braking).5. Power train 2 obtains power from power train 1.6. Power train 2 obtains power from power train 1 and the load simultaneously.7. Power train 1 delivers power to the load and to power train 2 simultaneously.8. Power train 1 delivers its power to power train 2, and power train 2 delivers its power to the load.9. Power train 1 delivers its power to the load, and the load delivers the power to power train 2.In the case of hybridization with a gasoline
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