1、 城市公交客車的典型工況介紹

　　1.1、車輛低速、低檔、大扭矩、怠速運轉(zhuǎn)時間多：

　　平均車速： 平時15～25km/h; 高峰期 10 km/h左右;

　　最高車速： ≤65km/h;

　　怠速運轉(zhuǎn)時間比例： 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)動機常處于大扭矩區(qū)域工作;

　　1.2、頻繁起步、換檔、制動、分離：

　　據(jù)調(diào)查研究統(tǒng)計：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、公交線路實際運營情況介紹：

例一

例二

　　1.4、小結(jié)

　　正因為城市公交客車的這種典型工況，使得整車的燃油消耗高，運營成本高，對能源的消耗大，對環(huán)境的污染大，因此國家大力推行各種節(jié)能減排的項目，這也就使得各種新型的可以達到節(jié)能減排目的的車輛如雨后春筍般快速發(fā)展起來，特別是在目前電池技術(shù)不過關(guān)的前提下，混合動力客車迎來了前所未有的發(fā)展機遇;

　　2、 混合動力客車傳動裝置介紹

　　2.1 混合動力客車能量回收釋放原理介紹

　　混合動力原理圖

　　混合動力客車的原理即：充分利用發(fā)動機的經(jīng)濟區(qū)域，使整車更多的處于此區(qū)域工作，同時通過能量存儲裝置，適時釋放和回收能量，協(xié)助整車運行，達到節(jié)省燃油的目的。

　　2.2、混合動力系統(tǒng)的分類

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

　　一是串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)一般由內(nèi)燃機直接帶動發(fā)電機發(fā)電，產(chǎn)生的電能通過控制單元傳到電池，再由電池傳輸給電機轉(zhuǎn)化為動能，最后通過變速機構(gòu)來驅(qū)動汽車。電池對在發(fā)電機產(chǎn)生的能量和電動機需要的能量之間進行調(diào)節(jié)，從而保證車輛正常工作。這種動力系統(tǒng)在城市公交上的應(yīng)用比較多;

　　二是并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)有兩套驅(qū)動系統(tǒng)：傳統(tǒng)的內(nèi)燃機系統(tǒng)和電機驅(qū)動系統(tǒng)。兩個系統(tǒng)既可以同時協(xié)調(diào)工作，也可以各自單獨工作驅(qū)動汽車。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)簡單，成本低;

　　三是混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的特點在于內(nèi)燃機系統(tǒng)和電機驅(qū)動系統(tǒng)各有一套機械變速機構(gòu)，兩套機構(gòu)或通過齒輪系，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)燃機與電動機之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系。與并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)相比，混聯(lián)式動力系統(tǒng)可以更加靈活地根據(jù)工況來調(diào)節(jié)內(nèi)燃機的功率輸出和電機的運轉(zhuǎn)。此聯(lián)結(jié)方式系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。

　　2.3、國內(nèi)外主要混合動力介紹

　　目前，混合動力客車的系統(tǒng)供應(yīng)商有美國EATON公司、美國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))、福工混合動力技術(shù)開發(fā)有限公司、天津松正、東風(fēng)電動、一汽客車、深圳中環(huán)動力、南車時代等。

　　其中，福工系統(tǒng)、松正系統(tǒng)、中環(huán)動力采用的無變速器結(jié)構(gòu)的混合動力系統(tǒng);美國EATON公司、美國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、一汽客車都采用了具有自動變速器結(jié)構(gòu)的混合動力系統(tǒng)。

　　2.4、混合動力系統(tǒng)典型傳動裝置的介紹：

　　2.4.1、EATON混合動力系統(tǒng)介紹

　　美國EATON系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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

　　2.4.1.2、EATON系統(tǒng)的顯著特點

　　●基于離合器后、變速器輸入軸的動力耦合系統(tǒng)

　　●能提供傳統(tǒng)純發(fā)動機行駛模式——有利于增加運行可靠性

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

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

　　●無離合與換擋操作——有利于提供駕駛的舒適性

　　●配備強制手動換擋操作——有利于車輛的可靠性

　　2.4.1.3、EATON混合動力驅(qū)動系統(tǒng)傳動裝置AMT介紹

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

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

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

　　2.4.2、美國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

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

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

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

　　●兩個電機的額定功率均為：100kW;

　　●傳動機構(gòu)為帶有濕式離合器的多個單行星齒輪機構(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，儲能量：12kW*h;

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

　　2.5、各混合動力系統(tǒng)的優(yōu)缺點分析

　　串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置簡單，但傳動效率過低;并聯(lián)結(jié)構(gòu)傳動效率高，但不能控制發(fā)動機的經(jīng)濟工作轉(zhuǎn)速;混聯(lián)式結(jié)構(gòu)克服了串聯(lián)和并聯(lián)的缺點，綜合性能好。但混聯(lián)式機構(gòu)同樣存在缺陷：典型的混聯(lián)結(jié)構(gòu)傳動裝置由發(fā)動機、發(fā)電機、電動機和行星齒輪機構(gòu)組成，以行星齒輪機構(gòu)作為動力耦合和分配裝置，可為車輛提供純電動、混聯(lián)驅(qū)動兩種驅(qū)動模式，這種結(jié)構(gòu)存在如下問題：a、發(fā)動機不能始終在經(jīng)濟區(qū)工作;b、車輛起步用離合器或液力變矩器，效率低;c、電動發(fā)電機的電能流動大，效率低;d、電池只作為提供動力的原能量，不能平衡發(fā)動機功率;

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

　　3、 中德新型混合動力傳動裝置介紹：

　　3.1、結(jié)構(gòu)布置：

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

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

　　3.2、可實現(xiàn)的工作模式介紹：

　　純電動工作模式一介紹：通過控制離合器C2分開、離合器C1分開、制動器B2分開、制動器B1接合、發(fā)動機停止，控制電動/發(fā)電機E1以電動機方式運行，實現(xiàn)該新型混合動力傳動裝置的純電動工作模式;

　　純電動工作模式二介紹：通過控制離合器C2、分開、離合器C1接合、制動器B2分開、制動器B1接合、發(fā)動機停止，控制電動/發(fā)電機E1以電動機方式運行，控制電動/發(fā)電機E2以發(fā)電機方式運行，電動/發(fā)電機E2發(fā)的電通過逆變器給電動/發(fā)電機E1供電，實現(xiàn)新型混合動力傳動裝置的純電動工作模式二;

　　混合驅(qū)動工作模式介紹：通過控制離合器C2結(jié)合、離合器C1接合、制動器B2分開、制動器B1接合、發(fā)動機起動并在定工況下工作，控制電動/發(fā)電機E1以電動機方式運行，控制電動/發(fā)電機E2以發(fā)電機方式運行，電動/發(fā)電機E2發(fā)的電通過逆變器給E1供電，發(fā)動機的動力通過驅(qū)動E2發(fā)電和驅(qū)動拉維納行星齒輪機構(gòu)小太陽輪t2，實現(xiàn)新型混合動力傳動裝置的混合驅(qū)動工作模式;

　　串聯(lián)工作模式介紹：通過控制離合器C2接合，離合器C1分開、制動器B2分開、制動器B1接合、發(fā)動機起動在定工況下驅(qū)動E2發(fā)電，控制電動/發(fā)電機E1以電動機方式運行，控制電動/發(fā)電機E2以發(fā)電機方式運行，此時電動/發(fā)電機E2給電動/發(fā)電機E1供電，實現(xiàn)新型混合動力傳動裝置的串聯(lián)工作模式;

　　功率分流工作模式介紹：通過控制離合器C2接合、離合器C1接合、制動器B2接合、制動器B1分開、發(fā)動機在定工況下運行，動力一部分給拉維納行星齒輪機構(gòu)的小太陽輪t2，另一部分驅(qū)動電動/發(fā)電機E2以發(fā)電機方式運行，平衡發(fā)動機的負荷，實現(xiàn)新型混合動力傳動裝置的功率分流工作模式;

　　3.3、該新型混合動力傳動裝置的優(yōu)點：

　　●電能流動少提高了混合動力傳動系統(tǒng)傳動效率;

　　●采用了4個執(zhí)行機構(gòu)，可實現(xiàn)5種驅(qū)動模式，以適應(yīng)車輛不同行駛工況的動力需求;

　　●實現(xiàn)混合動力傳動系統(tǒng)兩個電機可同時參與驅(qū)動;

　　●傳動機構(gòu)為帶有濕式離合器的復(fù)合行星齒輪變速機構(gòu)(也稱拉維納式行星齒輪機構(gòu));

　　●具有與CVT相當(dāng)?shù)墓δ埽沟密囕v具有優(yōu)異的連續(xù)平順的加速能力;

　　●動力系統(tǒng)傳動效率高，實現(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);

　　●動力輸入部分采用干式離合器，布置簡單;

　　●車輛在高速行駛時，可實現(xiàn)由發(fā)動機直接驅(qū)動，電機可用來平衡發(fā)動機的功率;

　　3.4、適用范圍介紹

　　此結(jié)構(gòu)的傳動裝置，如果選擇不同的發(fā)動機和電機，可以適用于10m到14m及BRT等各式城市公交混合動力及純電動車輛，前景廣闊。

　　3.5、制造難點分析

　　●復(fù)合行星齒輪機構(gòu)的研制;

　　●空心軸類零件的加工;

　　●電控系統(tǒng)的開發(fā)驗證;

　　●可靠的電池及管理系統(tǒng)的開發(fā);

　　4、結(jié)束語

　　隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)汽車整車及零部件行業(yè)越來越多的人士認識到混合動力客車傳動裝置的重要性，對于汽車變速器廠家而言，深刻理解混合動力客車的結(jié)構(gòu)，尤其是其傳動裝置的結(jié)構(gòu)，并應(yīng)用已經(jīng)成熟的理論及新的變速器的開發(fā)理念，能夠推動整個變速器行業(yè)及整車技術(shù)的快步向前發(fā)展。

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