1、 城市公交客車(chē)的典型工況介紹

　　1.1、車(chē)輛低速、低檔、大扭矩、怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間多：

　　平均車(chē)速： 平時(shí)15～25km/h; 高峰期 10 km/h左右;

　　最高車(chē)速： ≤65km/h;

　　怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間比例： 21～45%;

　　使用頻率 ： 0～5km/h        占30～36%;

　　                    5～25km/h      占38～43%，

　　                    30～60km/h    占14.6～23%;

　　駕駛員經(jīng)常使用低檔起步、加速，發(fā)動(dòng)機(jī)常處于大扭矩區(qū)域工作;

　　1.2、頻繁起步、換檔、制動(dòng)、分離：

　　據(jù)調(diào)查研究統(tǒng)計(jì)：駕駛員平均每天換檔2000~3000次;

　　離合器平均每天分離2000～3300次。

　　1.3、公交線(xiàn)路實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況介紹：

例一

例二

　　1.4、小結(jié)

　　正因?yàn)槌鞘泄豢蛙?chē)的這種典型工況，使得整車(chē)的燃油消耗高，運(yùn)營(yíng)成本高，對(duì)能源的消耗大，對(duì)環(huán)境的污染大，因此國(guó)家大力推行各種節(jié)能減排的項(xiàng)目，這也就使得各種新型的可以達(dá)到節(jié)能減排目的的車(chē)輛如雨后春筍般快速發(fā)展起來(lái)，特別是在目前電池技術(shù)不過(guò)關(guān)的前提下，混合動(dòng)力客車(chē)迎來(lái)了前所未有的發(fā)展機(jī)遇;

　　2、 混合動(dòng)力客車(chē)傳動(dòng)裝置介紹

　　2.1 混合動(dòng)力客車(chē)能量回收釋放原理介紹

　　混合動(dòng)力原理圖

　　混合動(dòng)力客車(chē)的原理即：充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)區(qū)域，使整車(chē)更多的處于此區(qū)域工作，同時(shí)通過(guò)能量存儲(chǔ)裝置，適時(shí)釋放和回收能量，協(xié)助整車(chē)運(yùn)行，達(dá)到節(jié)省燃油的目的。

　　2.2、混合動(dòng)力系統(tǒng)的分類(lèi)

　　根據(jù)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的聯(lián)結(jié)方式，混合動(dòng)力系統(tǒng)主要分為以下三類(lèi)：

　　一是串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)。串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)一般由內(nèi)燃機(jī)直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的電能通過(guò)控制單元傳到電池，再由電池傳輸給電機(jī)轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，最后通過(guò)變速機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)。電池對(duì)在發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的能量和電動(dòng)機(jī)需要的能量之間進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而保證車(chē)輛正常工作。這種動(dòng)力系統(tǒng)在城市公交上的應(yīng)用比較多;

　　二是并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)。并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)有兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。兩個(gè)系統(tǒng)既可以同時(shí)協(xié)調(diào)工作，也可以各自單獨(dú)工作驅(qū)動(dòng)汽車(chē)。這種系統(tǒng)適用于多種不同的行駛工況，尤其適用于復(fù)雜的路況。該聯(lián)結(jié)方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低;

　　三是混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)?；炻?lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn)在于內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各有一套機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，兩套機(jī)構(gòu)或通過(guò)齒輪系，或采用行星輪式結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，從而綜合調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)機(jī)之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系。與并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)相比，混聯(lián)式動(dòng)力系統(tǒng)可以更加靈活地根據(jù)工況來(lái)調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的功率輸出和電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。此聯(lián)結(jié)方式系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。

　　2.3、國(guó)內(nèi)外主要混合動(dòng)力介紹

　　目前，混合動(dòng)力客車(chē)的系統(tǒng)供應(yīng)商有美國(guó)EATON公司、美國(guó)Allision公司、廣西玉柴股份有限公司(上海交大)、蘇州綠控(清華大學(xué))、福工混合動(dòng)力技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司、天津松正、東風(fēng)電動(dòng)、一汽客車(chē)、深圳中環(huán)動(dòng)力、南車(chē)時(shí)代等。

　　其中，福工系統(tǒng)、松正系統(tǒng)、中環(huán)動(dòng)力采用的無(wú)變速器結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力系統(tǒng);美國(guó)EATON公司、美國(guó)Allision公司、廣西玉柴股份有限公司(上海交大)、蘇州綠控(清華大學(xué))、東風(fēng)電動(dòng)、一汽客車(chē)都采用了具有自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力系統(tǒng)。

　　2.4、混合動(dòng)力系統(tǒng)典型傳動(dòng)裝置的介紹：

　　2.4.1、EATON混合動(dòng)力系統(tǒng)介紹

　　美國(guó)EATON系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　2.4.1.1、EATON系統(tǒng)搭載整車(chē)的基本配置表(以福田為例)

　　2.4.1.2、EATON系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)

　　●基于離合器后、變速器輸入軸的動(dòng)力耦合系統(tǒng)

　　●能提供傳統(tǒng)純發(fā)動(dòng)機(jī)行駛模式——有利于增加運(yùn)行可靠性

　　●能夠?qū)崿F(xiàn)車(chē)輛電動(dòng)起步——有利于提高節(jié)油率，減小起步噪聲

　　●結(jié)構(gòu)緊湊——有利于在低入口車(chē)輛中，布置油箱與尾氣后處理裝置

　　●無(wú)離合與換擋操作——有利于提供駕駛的舒適性

　　●配備強(qiáng)制手動(dòng)換擋操作——有利于車(chē)輛的可靠性

　　2.4.1.3、EATON混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)裝置AMT介紹

　　EATON混合動(dòng)力系統(tǒng)的變速器采用的是EATON公司自己生產(chǎn)的6速電控機(jī)械式自動(dòng)變速器，如下圖所示：

　　此變速器的特點(diǎn)電控電動(dòng)的AMT變速器，離合器和選換檔由混合動(dòng)力控制系統(tǒng)控制，自動(dòng)完成離合器操縱及選換擋操縱;同時(shí)具有強(qiáng)制手動(dòng)換擋操作模式，使車(chē)輛具有“跛行”回家的功能。

　　國(guó)內(nèi)與此結(jié)構(gòu)類(lèi)似的系統(tǒng)供應(yīng)有玉柴、南京綠控等主要廠(chǎng)家，所采用的變速器均為電控機(jī)械式AMT變速器或已全部改為AMT變速器，兩家的AMT變速器具有一個(gè)共同特點(diǎn)，都選用了天津中德牌變速器。

　　2.4.2、美國(guó)Allision系統(tǒng)介紹

　　Aliision系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　2.4.2.1、Allision系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)

　　●“真正的”雙模式雙電機(jī)的系統(tǒng)耦合方案，體現(xiàn)為：雙工作模式、雙電機(jī)、雙離合器、單行星排變速機(jī)構(gòu)，是當(dāng)前技術(shù)水平最先進(jìn)的混合動(dòng)力系統(tǒng)之一;

　　●能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)限多個(gè)速比，具有相當(dāng)CVT的功能，使得車(chē)輛具有優(yōu)異的連續(xù)平順的加速能力;

　　●動(dòng)力系統(tǒng)效率高，在不同的工況下運(yùn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)23~43%的節(jié)油率;

　　●兩個(gè)電機(jī)的額定功率均為：100kW;

　　●傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為帶有濕式離合器的多個(gè)單行星齒輪機(jī)構(gòu)變速器;

　　●采用鎳氫電池

　　——額定電壓：DC600V;電壓范圍：DC430~900V;

　　——總質(zhì)量：437kg，儲(chǔ)能量：12kW*h;

　　此系統(tǒng)的動(dòng)力傳動(dòng)裝置非常新穎，它將電機(jī)、離合器、行星排集成到一起，簡(jiǎn)化了原來(lái)電機(jī)和變速器分開(kāi)布置的方案，使傳動(dòng)裝置更緊湊、適應(yīng)范圍更廣;同時(shí)其節(jié)能減排效果非常明顯。

　　2.5、各混合動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)分析

　　串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置簡(jiǎn)單，但傳動(dòng)效率過(guò)低;并聯(lián)結(jié)構(gòu)傳動(dòng)效率高，但不能控制發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)工作轉(zhuǎn)速;混聯(lián)式結(jié)構(gòu)克服了串聯(lián)和并聯(lián)的缺點(diǎn)，綜合性能好。但混聯(lián)式機(jī)構(gòu)同樣存在缺陷：典型的混聯(lián)結(jié)構(gòu)傳動(dòng)裝置由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和行星齒輪機(jī)構(gòu)組成，以行星齒輪機(jī)構(gòu)作為動(dòng)力耦合和分配裝置，可為車(chē)輛提供純電動(dòng)、混聯(lián)驅(qū)動(dòng)兩種驅(qū)動(dòng)模式，這種結(jié)構(gòu)存在如下問(wèn)題：a、發(fā)動(dòng)機(jī)不能始終在經(jīng)濟(jì)區(qū)工作;b、車(chē)輛起步用離合器或液力變矩器，效率低;c、電動(dòng)發(fā)電機(jī)的電能流動(dòng)大，效率低;d、電池只作為提供動(dòng)力的原能量，不能平衡發(fā)動(dòng)機(jī)功率;

　　基于以上的介紹分析，我公司推出了一種新型的混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置，繼承了混聯(lián)結(jié)構(gòu)混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)解決了混聯(lián)結(jié)構(gòu)傳動(dòng)裝置的一些缺點(diǎn)，意義重大。

　　3、 中德新型混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置介紹：

　　3.1、結(jié)構(gòu)布置：

　　此傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)(E1)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)(E2)、離合器C1 、離合器C2、制動(dòng)器B1、制動(dòng)器B2、復(fù)合行星齒輪機(jī)構(gòu)(也稱(chēng)拉維納式行星齒輪機(jī)構(gòu))、逆變器、電池和電控裝置。

　　電動(dòng)/發(fā)電機(jī)E1與拉維納行星齒輪機(jī)構(gòu)大太陽(yáng)輪t1相連，離合器C1與拉維納行星齒輪機(jī)構(gòu)小太陽(yáng)輪t2相連，電動(dòng)/發(fā)電機(jī)E2與離合器C1和離合器C2相連，制動(dòng)器B2與電動(dòng)/發(fā)電機(jī)E1相連，制動(dòng)器B1與拉維納行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星架j相連，電池通過(guò)逆變器與電動(dòng)/發(fā)電機(jī)E1和電動(dòng)/發(fā)電機(jī)E2相連。

　　3.2、可實(shí)現(xiàn)的工作模式介紹：

　　純電動(dòng)工作模式一介紹：通過(guò)控制離合器C2分開(kāi)、離合器C1分開(kāi)、制動(dòng)器B2分開(kāi)、制動(dòng)器B1接合、發(fā)動(dòng)機(jī)停止，控制電動(dòng)/發(fā)電機(jī)E1以電動(dòng)機(jī)方式運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)該新型混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置的純電動(dòng)工作模式;

　　純電動(dòng)工作模式二介紹：通過(guò)控制離合器C2、分開(kāi)、離合器C1接合、制動(dòng)器B2分開(kāi)、制動(dòng)器B1接合、發(fā)動(dòng)機(jī)停止，控制電動(dòng)/發(fā)電機(jī)E1以電動(dòng)機(jī)方式運(yùn)行，控制電動(dòng)/發(fā)電機(jī)E2以發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行，電動(dòng)/發(fā)電機(jī)E2發(fā)的電通過(guò)逆變器給電動(dòng)/發(fā)電機(jī)E1供電，實(shí)現(xiàn)新型混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置的純電動(dòng)工作模式二;

　　混合驅(qū)動(dòng)工作模式介紹：通過(guò)控制離合器C2結(jié)合、離合器C1接合、制動(dòng)器B2分開(kāi)、制動(dòng)器B1接合、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)并在定工況下工作，控制電動(dòng)/發(fā)電機(jī)E1以電動(dòng)機(jī)方式運(yùn)行，控制電動(dòng)/發(fā)電機(jī)E2以發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行，電動(dòng)/發(fā)電機(jī)E2發(fā)的電通過(guò)逆變器給E1供電，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過(guò)驅(qū)動(dòng)E2發(fā)電和驅(qū)動(dòng)拉維納行星齒輪機(jī)構(gòu)小太陽(yáng)輪t2，實(shí)現(xiàn)新型混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置的混合驅(qū)動(dòng)工作模式;

　　串聯(lián)工作模式介紹：通過(guò)控制離合器C2接合，離合器C1分開(kāi)、制動(dòng)器B2分開(kāi)、制動(dòng)器B1接合、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)在定工況下驅(qū)動(dòng)E2發(fā)電，控制電動(dòng)/發(fā)電機(jī)E1以電動(dòng)機(jī)方式運(yùn)行，控制電動(dòng)/發(fā)電機(jī)E2以發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行，此時(shí)電動(dòng)/發(fā)電機(jī)E2給電動(dòng)/發(fā)電機(jī)E1供電，實(shí)現(xiàn)新型混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置的串聯(lián)工作模式;

　　功率分流工作模式介紹：通過(guò)控制離合器C2接合、離合器C1接合、制動(dòng)器B2接合、制動(dòng)器B1分開(kāi)、發(fā)動(dòng)機(jī)在定工況下運(yùn)行，動(dòng)力一部分給拉維納行星齒輪機(jī)構(gòu)的小太陽(yáng)輪t2，另一部分驅(qū)動(dòng)電動(dòng)/發(fā)電機(jī)E2以發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行，平衡發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)新型混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置的功率分流工作模式;

　　3.3、該新型混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置的優(yōu)點(diǎn)：

　　●電能流動(dòng)少提高了混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)效率;

　　●采用了4個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)5種驅(qū)動(dòng)模式，以適應(yīng)車(chē)輛不同行駛工況的動(dòng)力需求;

　　●實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)兩個(gè)電機(jī)可同時(shí)參與驅(qū)動(dòng);

　　●傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為帶有濕式離合器的復(fù)合行星齒輪變速機(jī)構(gòu)(也稱(chēng)拉維納式行星齒輪機(jī)構(gòu));

　　●具有與CVT相當(dāng)?shù)墓δ?，使得?chē)輛具有優(yōu)異的連續(xù)平順的加速能力;

　　●動(dòng)力系統(tǒng)傳動(dòng)效率高，實(shí)現(xiàn)較高的節(jié)油率;

　　●采用了DCT變速器上選用的空心軸結(jié)構(gòu);

　　●動(dòng)力輸入部分采用干式離合器，布置簡(jiǎn)單;

　　●車(chē)輛在高速行駛時(shí)，可實(shí)現(xiàn)由發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，電機(jī)可用來(lái)平衡發(fā)動(dòng)機(jī)的功率;

　　3.4、適用范圍介紹

　　此結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)裝置，如果選擇不同的發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)，可以適用于10m到14m及BRT等各式城市公交混合動(dòng)力及純電動(dòng)車(chē)輛，前景廣闊。

　　3.5、制造難點(diǎn)分析

　　●復(fù)合行星齒輪機(jī)構(gòu)的研制;

　　●空心軸類(lèi)零件的加工;

　　●電控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)驗(yàn)證;

　　●可靠的電池及管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā);

　　4、結(jié)束語(yǔ)

　　隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)汽車(chē)整車(chē)及零部件行業(yè)越來(lái)越多的人士認(rèn)識(shí)到混合動(dòng)力客車(chē)傳動(dòng)裝置的重要性，對(duì)于汽車(chē)變速器廠(chǎng)家而言，深刻理解混合動(dòng)力客車(chē)的結(jié)構(gòu)，尤其是其傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)，并應(yīng)用已經(jīng)成熟的理論及新的變速器的開(kāi)發(fā)理念，能夠推動(dòng)整個(gè)變速器行業(yè)及整車(chē)技術(shù)的快步向前發(fā)展。

　　天津中德傳動(dòng)有限公司提出的新型混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置，結(jié)構(gòu)比較新穎，理論計(jì)算結(jié)果喜人，可以適用混合動(dòng)力城市公交工況，它的成功開(kāi)發(fā)，意義重大。