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

12米氣電公交混合動(dòng)力優(yōu)化選型和經(jīng)濟(jì)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(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)選型CRUSE模擬五、混合動(dòng)力后橋優(yōu)化CRUSE模擬六、混合動(dòng)力電機(jī)選型

七、混合動(dòng)力電池的選型八、經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化九、價(jià)值評(píng)估及意義

課題組員介紹產(chǎn)品應(yīng)用開(kāi)發(fā)部動(dòng)力總成科邱良勝工程研究院新能源動(dòng)力研發(fā)所王東棟工程研究院試驗(yàn)室趙濤工程研究院系統(tǒng)與零部件研發(fā)所柯建鋒動(dòng)力公司謝能金課題背景--混合動(dòng)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(guó)原油開(kāi)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(guó)石油開(kāi)采年份僅約20余年，即使算上未探明儲(chǔ)量等因素，可開(kāi)采時(shí)間亦很短，有短時(shí)耗盡之憂！根據(jù)2009年7月出版的中國(guó)社會(huì)科學(xué)研究院《能源藍(lán)皮書(shū)》報(bào)告預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)10年后我國(guó)原油的對(duì)外依存度將達(dá)到64.5%；燃油經(jīng)濟(jì)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(dòng)力？傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)有害排放和溫室氣體排放噪聲與振動(dòng)不可再生能源的枯竭純電動(dòng)續(xù)駛里程能源補(bǔ)充電能來(lái)源燃料電池成本高可靠性課題選題意義市場(chǎng)需求市場(chǎng)上匹配玉柴混合動(dòng)力的汽車(chē)廠家達(dá)到14家；提高玉柴系統(tǒng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(dòng)力城市公交路況分析用途：城市公交車(chē)使用環(huán)境：車(chē)多擁堵，立交橋上坡較陡，停車(chē)靠站較多。使用特征：起步頻繁，換擋頻繁，怠速時(shí)間占比大。使用工況：絕大部分時(shí)間在中低符合運(yùn)行。對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)的特殊要求：回收制動(dòng)能量。城市公交車(chē)工況分析武漢公交發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速——檔位曲線圖從圖中可以看出公交車(chē)運(yùn)行的特點(diǎn)起步、換擋頻繁。轉(zhuǎn)速變化劇烈。駕駛循環(huán)很短?；旌蟿?dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)選型CRUSE模擬8混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)選型CRUSE模擬：根據(jù)城市公交的路況特點(diǎn)，我們對(duì)6JN210-40、6GN260-40兩款發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)選型CRUSE模擬計(jì)算。兩款發(fā)動(dòng)機(jī)所借用的整車(chē)配置混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)選型CRUSE模擬9兩款發(fā)動(dòng)機(jī)的萬(wàn)有特性曲線圖混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)選型CRUSE模擬混合動(dòng)力客車(chē)模型計(jì)算時(shí)使用的路普（根據(jù)目標(biāo)市場(chǎng)采集的實(shí)際路譜）根據(jù)整車(chē)配置和發(fā)動(dòng)機(jī)性能為計(jì)算搭建的CRUSE模型混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)選型CRUSE模擬11CRUSE模擬計(jì)算結(jié)果的對(duì)比：動(dòng)力性：兩款發(fā)動(dòng)機(jī)都具備超越一般公交車(chē)需求的動(dòng)力性，6GN混合動(dòng)力的動(dòng)力性稍顯富余經(jīng)濟(jì)性：6JN210-40混合動(dòng)力無(wú)論是等速油耗還是循環(huán)油耗都好于6GN260-40混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)選型CRUSE模擬兩款發(fā)動(dòng)機(jī)的工況分布十分相近，都在中低符合區(qū)域運(yùn)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(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)選型CRUSE模擬對(duì)兩款發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行CRUSE模擬計(jì)算后我們發(fā)現(xiàn)

動(dòng)力性：兩款發(fā)動(dòng)機(jī)均能滿足使用

經(jīng)濟(jì)性：6JN210-40較好

工況分布：6JN210-40較好所以我們選擇6JN210-40發(fā)動(dòng)機(jī)，然后進(jìn)行后橋優(yōu)化模擬計(jì)算混合動(dòng)力后橋優(yōu)化CRUSE模擬14對(duì)6JN210-40發(fā)動(dòng)機(jī)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(jì)算計(jì)算時(shí)使用的整車(chē)配置混合動(dòng)力后橋優(yōu)化CRUSE模擬混合動(dòng)力后橋優(yōu)化CRUSE模擬15CRUSE模擬計(jì)算結(jié)果的對(duì)比：動(dòng)力性：四種后橋配置的動(dòng)力性均能滿足使用，但4.11后橋動(dòng)力性稍小。經(jīng)濟(jì)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?dòng)力后橋優(yōu)化CRUSE模擬16對(duì)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(duì)于起步頻繁的公交車(chē)，2檔或3檔原地起步時(shí)加速度在0.4-0.8之間。5.13后橋配置的汽車(chē)加速度分布圖?；旌蟿?dòng)力后橋優(yōu)化CRUSE模擬工況分布圖174.114.8755.135.571電機(jī)選型三款電機(jī)具體參數(shù)：參數(shù)A型電機(jī)B型電機(jī)C型電機(jī)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(diǎn)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(jī)外特性曲線在拐點(diǎn)轉(zhuǎn)速1450r/min以下，電機(jī)扭矩可以達(dá)到最大；混合動(dòng)力整車(chē)特性原發(fā)動(dòng)機(jī)混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)＋電機(jī)電機(jī)選型確定根據(jù)12米公交車(chē)的應(yīng)用場(chǎng)合，整車(chē)驅(qū)動(dòng)功率應(yīng)該180kW左右；前面確定6JN210-40發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)，但動(dòng)力性稍差，可以匹配B型電機(jī)：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(dòng)力電池的基本參數(shù)：電池容量確定根據(jù)確定的電機(jī)功率峰值為60Kw;三種電池均滿足使用要求，從成本、經(jīng)濟(jì)性考慮，可選用16A.h的盟固利電池；經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化—路譜分析從統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)可以看出，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況的時(shí)間占整個(gè)工況的53%;發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速工作區(qū)間為1200～1300r/min，效率最高，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況在1200～1400r/min,效率較高，這與電機(jī)參與助力有關(guān)，可見(jiàn)盡可能多的讓電機(jī)參與助力，可以有效提高效率；經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化—路譜分析電機(jī)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(jì)性優(yōu)化—標(biāo)定優(yōu)化針對(duì)公交運(yùn)行工況，起停頻繁、怠速工況較多，擴(kuò)大EV電動(dòng)的轉(zhuǎn)速范圍;擴(kuò)大發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間比例轉(zhuǎn)速段的電機(jī)助力，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率；在中、高速段盡可能增加外特性助力；經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化—優(yōu)化結(jié)果對(duì)比優(yōu)化前后、氣耗情況對(duì)比：經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化—結(jié)論在傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，通過(guò)電助力，有效的改善發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)的工作在更高效的工作區(qū)間；通過(guò)合理的電助力分配和Stop-go功能的使用，在原混合動(dòng)力的基礎(chǔ)上，每百公里