王聰聰 張洪信 趙清海

摘要：為解決純電動汽車存在的沖擊電流對蓄電池造成的損害問題，本文以國內某款燃料電池城市客車為研究對象，采用復合儲能系統(tǒng)，對電液混合動力客車的動力傳動系統(tǒng)進行研究。對整車結構性能參數進行匹配，并對汽車動力驅動系統(tǒng)及動力系統(tǒng)的主要部件進行設計，同時對驅動電機、動力電池和液壓動力參數進行匹配。研究結果表明，液壓系統(tǒng)和蓄電池系統(tǒng)可以良好的協(xié)調配合，增加了混合動力汽車的行駛里程，避免了充放電大電流對動力電池的沖擊問題。而且節(jié)約了電動汽車的電力消耗，減輕了電池組容量和質量，減小了電動機額定功率和質量，實現(xiàn)零排放，提高了回收效率。該研究為混合動力汽車的發(fā)展提供了一種新思路，具有較好的應用前景。

關鍵詞：電液混合動力; 電液耦合器; 液壓蓄能器; 參數匹配

現(xiàn)階段純電動汽車的成熟技術均采用鋰電池作為動力源，以電動機驅動車輛，結構簡單、調速控制方便、行駛中無排放，但其不足之處在于電池組體積龐大、份量重及電動機額定功率和質量大，能量回收效率低?；旌蟿恿ζ囉捎诒苊饬藖碜孕铍姵啬芰康南拗坪腿剂想姵睾筇幚砦廴拘詥栴}的約束，兼顧傳統(tǒng)內燃機汽車與純電動汽車的優(yōu)點，同時消費者的用車理念也發(fā)生了轉變，更青睞于燃油經濟性較好的混合動力汽車，因此混合動力汽車已成為汽車研究與開發(fā)的一個重點。動力系統(tǒng)參數匹配和控制策略開發(fā)，是混合動力汽車的兩大核心技術[1]。目前，客車的傳動系統(tǒng)大多是氣電傳動、油電傳動和純電動傳動等，對電液傳動的研究較少。青島理工大學所研究的負載隔離式動力客車，雖然解決了一部分傳動方面的問題，但其運用獨立單元匹配，結構相對松散，與傳統(tǒng)傳動系統(tǒng)的效率相比，沒有較大的提高，而且油電液混合動力汽車解決了純電動汽車的電池組較大及電動機額定功率大的問題，但由于保留了傳統(tǒng)內燃機，未做到零排放;楊陽等人[2-3]設計了一種基于電液比例閥的電液混合動力系統(tǒng)，通過AMEsim軟件，建立了該電液混合動力系統(tǒng)的仿真平臺，仿真結果驗證了該系統(tǒng)的正確性和可行性，為進一步研究電液混合動力系統(tǒng)提供了方案?；诖?，本文主要對電液混合動力客車的動力傳動系統(tǒng)進行研究。該系統(tǒng)通過液壓泵將汽車制動時的機械能轉化為液壓能存儲于蓄能器中，在汽車啟動、加速、爬坡等大功率情況下釋放能量，有效的保護蓄電池不受大電流充放電的損害。不僅能夠節(jié)約電動汽車的電力消耗，減輕電池組容量和重量，減小電動機額定功率和質量，還能實現(xiàn)零排放，提高回收效率。該研究具有較好的應用前景。

1 整車結構性能參數

為了對燃料電池液壓混合動力客車動力系統(tǒng)進行匹配，應先確定研究對象的性能要求[4]。相對于各種類型的車輛，基本的性能要求都各不相同，對于城市客車，由于市區(qū)的交通環(huán)境需要進行頻繁的起步加速和制動，行駛車速相對較低，對車輛的加速性能要求較高[5]，電液城市客車與傳統(tǒng)燃油城市客車具有基本相同的動力性能要求。其中，車輛行駛中的動力性能指標主要有最高車速、加速時間和最大爬坡度等。本文以國內某款燃料電池城市客車為研究對象，電液混合動力城市客車參數如表1所示。

電液混合動力傳動系統(tǒng)關鍵元件有電機、蓄電池及高低壓蓄能器等，其參數匹配及優(yōu)化對整車動力性和經濟性具有重要影響，必須根據相應整車性能要求計算其參數。根據某混合動力客車整車動力性能要求，計算關鍵元件參數并選型。根據國家對插電式混合動力汽車相關性要求及城市客車的運行工況[6]，初步判定動力性能指標為最高車速70 km/h;原地起步加速為0～50 km/h，加速時間小于等于25 s[7];在車速20 km/h時，最大爬坡度為15°;在城市循環(huán)工況下，純電動續(xù)駛里程大于等于70 km[8]。

4 結束語

本文主要對電液混合動力客車的動力傳動系統(tǒng)進行研究。首先確定燃料電池液壓混合動力客車動力驅動系統(tǒng)的結構，并對車輛工作模式進行分析。同時，根據大巴車的整車參數和動力性能參數，確定了驅動電機的重要參數，并根據續(xù)駛里程要求和最大需求功率要求，選擇了儲能電池;根據城市循環(huán)工況的平均需求功率，匹配了發(fā)動機和發(fā)電機的參數，使汽車在行駛過程中需求功率和發(fā)動機在高效區(qū)工作帶動發(fā)電機發(fā)出的功率相平衡。在已有研究的基礎上進行了改進，對機電液混合動力汽車之間復雜的傳動關系用電液混合動力代替，在改進動力性的同時，減少了傳動時的能量損耗，優(yōu)化了其經濟性。該研究為后期的建模仿真提供了理論基礎和數據支撐。

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