第六組 12米氣電公交混合動力優(yōu)化選型與經(jīng)濟性優(yōu)化

12米氣電公交混合動力優(yōu)化選型和經(jīng)濟性優(yōu)化目錄一、課題組員介紹二、課題背景及意義三、公交工況介紹、分析四、混合動力發(fā)動機選型CRUSE模擬五、混合動力后橋優(yōu)化CRUSE模擬六、混合動力電機選型

七、混合動力電池的選型八、經(jīng)濟性優(yōu)化九、價值評估及意義

課題組員介紹產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā)部動力總成科邱良勝工程研究院新能源動力研發(fā)所王東棟工程研究院試驗室趙濤工程研究院系統(tǒng)與零部件研發(fā)所柯建鋒動力公司謝能金課題背景--混合動力技術(shù)產(chǎn)生的背景總量豐富、人均少、多水、富煤、少氣、缺油、薄地；我國原油開采量近些年維持在2億噸上下，難以大幅提高。以此速度，我國石油開采年份僅約20余年，即使算上未探明儲量等因素，可開采時間亦很短，有短時耗盡之憂！根據(jù)2009年7月出版的中國社會科學(xué)研究院《能源藍(lán)皮書》報告預(yù)測，預(yù)計10年后我國原油的對外依存度將達(dá)到64.5%；燃油經(jīng)濟性的法規(guī)和CO2排放控制的需要；課題背景--為什么要采用混合動力？傳統(tǒng)內(nèi)燃機有害排放和溫室氣體排放噪聲與振動不可再生能源的枯竭純電動續(xù)駛里程能源補充電能來源燃料電池成本高可靠性課題選題意義市場需求市場上匹配玉柴混合動力的汽車廠家達(dá)到14家；提高玉柴系統(tǒng)的市場競爭力；規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)需要為了滿足使用要求，有必要建立配套規(guī)范；混合動力城市公交路況分析用途：城市公交車使用環(huán)境：車多擁堵，立交橋上坡較陡，停車靠站較多。使用特征：起步頻繁，換擋頻繁，怠速時間占比大。使用工況：絕大部分時間在中低符合運行。對混合動力系統(tǒng)的特殊要求：回收制動能量。城市公交車工況分析武漢公交發(fā)動機轉(zhuǎn)速——檔位曲線圖從圖中可以看出公交車運行的特點起步、換擋頻繁。轉(zhuǎn)速變化劇烈。駕駛循環(huán)很短?；旌蟿恿Πl(fā)動機選型CRUSE模擬8混合動力發(fā)動機選型CRUSE模擬：根據(jù)城市公交的路況特點，我們對6JN210-40、6GN260-40兩款發(fā)動機進(jìn)行混合動力發(fā)動機選型CRUSE模擬計算。兩款發(fā)動機所借用的整車配置混合動力發(fā)動機選型CRUSE模擬9兩款發(fā)動機的萬有特性曲線圖混合動力發(fā)動機選型CRUSE模擬混合動力客車模型計算時使用的路普（根據(jù)目標(biāo)市場采集的實際路譜）根據(jù)整車配置和發(fā)動機性能為計算搭建的CRUSE模型混合動力發(fā)動機選型CRUSE模擬11CRUSE模擬計算結(jié)果的對比：動力性：兩款發(fā)動機都具備超越一般公交車需求的動力性，6GN混合動力的動力性稍顯富余經(jīng)濟性：6JN210-40混合動力無論是等速油耗還是循環(huán)油耗都好于6GN260-40混合動力發(fā)動機選型CRUSE模擬兩款發(fā)動機的工況分布十分相近，都在中低符合區(qū)域運行6JN210-40分布在高負(fù)荷的工況更多，工況更好。所以循環(huán)油耗也低于6GN260-40。6GN260-406JN210-40混合動力發(fā)動機選型CRUSE模擬對兩款發(fā)動機進(jìn)行CRUSE模擬計算后我們發(fā)現(xiàn)

動力性：兩款發(fā)動機均能滿足使用

經(jīng)濟性：6JN210-40較好

工況分布：6JN210-40較好所以我們選擇6JN210-40發(fā)動機，然后進(jìn)行后橋優(yōu)化模擬計算混合動力后橋優(yōu)化CRUSE模擬14對6JN210-40發(fā)動機進(jìn)行后橋優(yōu)化模擬。在此我們選擇了4.1、4.875、5.13、5.571四種速比的后橋進(jìn)行計算計算時使用的整車配置混合動力后橋優(yōu)化CRUSE模擬混合動力后橋優(yōu)化CRUSE模擬15CRUSE模擬計算結(jié)果的對比：動力性：四種后橋配置的動力性均能滿足使用，但4.11后橋動力性稍小。經(jīng)濟性：速比越小等速油耗越低，5.13后橋的循環(huán)油耗最好?；旌蟿恿髽騼?yōu)化CRUSE模擬16對四種后橋進(jìn)行工況分析：從工況分布圖中可以看出四款后橋的負(fù)荷都很低，相比之下，配5.13后橋的工況負(fù)荷最好，所以循環(huán)油耗也較好。對于起步頻繁的公交車，2檔或3檔原地起步時加速度在0.4-0.8之間。5.13后橋配置的汽車加速度分布圖?；旌蟿恿髽騼?yōu)化CRUSE模擬工況分布圖174.114.8755.135.571電機選型三款電機具體參數(shù)：參數(shù)A型電機B型電機C型電機最大扭矩600Nm400Nm790Nm最大/持續(xù)功率100kW/50kW60kW/30kW120kW/92kW額定/最高轉(zhuǎn)速1450/2500rpm1450/2500rpm1450/2500rpm最高轉(zhuǎn)速3000r/min3000r/min3000r/min拐點轉(zhuǎn)速1450r/min1450r/min1450r/min冷卻方式水冷水冷水冷輸入電壓250～400Vdc250～400Vdc250～400Vdc電功率比中混中混深混電機外特性曲線在拐點轉(zhuǎn)速1450r/min以下，電機扭矩可以達(dá)到最大；混合動力整車特性原發(fā)動機混合動力發(fā)動機電機混合動力發(fā)動機＋電機電機選型確定根據(jù)12米公交車的應(yīng)用場合，整車驅(qū)動功率應(yīng)該180kW左右；前面確定6JN210-40發(fā)動機經(jīng)濟性最優(yōu)，但動力性稍差，可以匹配B型電機：最大功率：60Kw，額定功率30Kw，最大扭矩400N.m;電池容量的確定參數(shù)電池A電池B電池C材料錳酸鋰磷酸鐵鋰磷酸鐵鋰模塊容量16A.h24A.h40A.h額定電壓362V346V346V連接方式98串2并108串4并108串4并持續(xù)放電電流160A200A160A最大放電電流200A300A200A冷卻方式風(fēng)冷風(fēng)冷風(fēng)冷動力電池的基本參數(shù)：電池容量確定根據(jù)確定的電機功率峰值為60Kw;三種電池均滿足使用要求，從成本、經(jīng)濟性考慮，可選用16A.h的盟固利電池；經(jīng)濟性優(yōu)化—路譜分析從統(tǒng)計的數(shù)據(jù)可以看出，發(fā)動機怠速工況的時間占整個工況的53%;發(fā)動機轉(zhuǎn)速工作區(qū)間為1200～1300r/min，效率最高，發(fā)動機運行工況在1200～1400r/min,效率較高，這與電機參與助力有關(guān)，可見盡可能多的讓電機參與助力，可以有效提高效率；經(jīng)濟性優(yōu)化—路譜分析電機在1000轉(zhuǎn)以上助力效率與回饋效率均較大，為了更合理的分配電量的使用，盡可能將電量分配到高效段使用；經(jīng)濟性優(yōu)化—標(biāo)定優(yōu)化針對公交運行工況，起停頻繁、怠速工況較多，擴大EV電動的轉(zhuǎn)速范圍;擴大發(fā)動機運行時間比例轉(zhuǎn)速段的電機助力，提高發(fā)動機的運行效率；在中、高速段盡可能增加外特性助力；經(jīng)濟性優(yōu)化—優(yōu)化結(jié)果對比優(yōu)化前后、氣耗情況對比：經(jīng)濟性優(yōu)化—結(jié)論在傳統(tǒng)發(fā)動機的基礎(chǔ)上，通過電助力，有效的改善發(fā)動機的負(fù)荷率，能夠使發(fā)動機的工作在更高效的工作區(qū)間；通過合理的電助力分配和Stop-go功能的使用，在原混合動力的基礎(chǔ)上，每百公里