ZJ C6120CHEV混聯(lián)式混合動(dòng)力城市客車總體設(shè)計(jì)

齊 波，王紅剛

（杭州越西客車制造有限公司，杭州 311100）

ZJ C6120CHEV混聯(lián)式混合動(dòng)力城市客車總體設(shè)計(jì)

齊 波，王紅剛

（杭州越西客車制造有限公司，杭州 311100）

主要闡述ZJC6120CHEV混聯(lián)式混合動(dòng)力城市客車的控制策略，發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器等的合理匹配，使整車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性得以提高。

混聯(lián)式；混合動(dòng)力城市客車；底盤設(shè)計(jì)；總體設(shè)計(jì)

1 混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

目前國內(nèi)自主開發(fā)混合動(dòng)力客車在發(fā)動(dòng)機(jī)功率不降低的情況下，一般不節(jié)油或節(jié)油率僅在5%左右。本方案的設(shè)計(jì)思路是通過降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率，增加電驅(qū)動(dòng)功率，總功率大于或等于基準(zhǔn)車型，使得動(dòng)力系統(tǒng)可以按照整車的實(shí)際運(yùn)行工況靈活調(diào)控，而發(fā)動(dòng)機(jī)保持在綜合性能最佳的區(qū)域內(nèi)工作，從而降低油耗與排放[1-2]。本方案采用50 kW永磁同步電機(jī)配動(dòng)力電池。當(dāng)速度在0～20 km/h時(shí)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛；速度在20 km/h以上時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)或發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛。動(dòng)力電池的電能來源于制動(dòng)回饋和發(fā)動(dòng)機(jī)。在方案設(shè)計(jì)時(shí)，預(yù)留了plug-in方案的接口[3-4]。

啟動(dòng)和低速時(shí)，只靠電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛；當(dāng)速度提高時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同高效地分擔(dān)動(dòng)力，同時(shí)發(fā)電機(jī)在車輛行駛過程中為高壓電池充電。在車輛制動(dòng)過程中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)具有能量回饋的功能。這時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)為發(fā)電機(jī)，客車的動(dòng)能將轉(zhuǎn)化為電能并為電池充電，同時(shí)減少了制動(dòng)時(shí)所需要的壓縮空氣以及空氣壓縮機(jī)的損耗[5-7]。

本方案的混合動(dòng)力系統(tǒng)配置了最新的傳動(dòng)技術(shù)、CAN總線控制技術(shù)、可視化數(shù)字儀表、APU控制技術(shù)及先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)[8-9]。圖1為ZJC6120CHEV混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)平臺(tái)示意圖，它包涵了整車系統(tǒng)平臺(tái)、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)平臺(tái)、APU系統(tǒng)平臺(tái)及電動(dòng)輔助系統(tǒng)平臺(tái)[10]。

2 整車外形及主要參數(shù)

該整車采用雙曲線大圓弧與小圓角相結(jié)合，造型設(shè)計(jì)以流線、曲面為主，降低風(fēng)阻，其外形見圖2。整車骨架選用16 Mn材料的矩形管焊接而成，采用抗變形強(qiáng)的閉環(huán)骨架，可提高車身的側(cè)翻及碰撞強(qiáng)度。前后圍蒙皮及保險(xiǎn)杠采用玻璃鋼制品，前后風(fēng)窗采用4+0.76+3（mm）夾層玻璃，側(cè)窗采用大幅面粘貼式推拉窗，能大大提高整車的美觀度及密封性。其主要技術(shù)參數(shù)如下：

3 底盤選用

1）發(fā)動(dòng)機(jī)選擇。依據(jù)正常道路上滿載最大速度行駛時(shí)所需要的功率[3]：

由此可以選擇發(fā)動(dòng)機(jī)功率≥150 kW，參考濰柴發(fā)動(dòng)機(jī)選擇維柴WP6.210國Ⅳ柴油機(jī)（公交版），其主要參數(shù)如下：排量為4.76 L；額定功率為155 kW；額定輪速是2300/（r/min）；最大扭矩是800 N·m；最大扭矩轉(zhuǎn)速1200～1800 r/min；凈重為 620±50 kg。

2）變速器選擇。主減速比i0的確定。主減速比對主減速器結(jié)構(gòu)型式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及變速器處于最高檔位時(shí)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性都有直接的影響。在結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率及其轉(zhuǎn)速的情況下，所選擇的i0應(yīng)按下式計(jì)算：

結(jié)合同類車型的計(jì)算結(jié)果，則實(shí)際值取為6.43。

最小傳動(dòng)比的選擇：

最小傳動(dòng) 4.47＜imin＜5.04，則高檔傳動(dòng)比范圍為 0.7＜ig＜0.78。

最大傳動(dòng)比的選擇：

所以最大傳動(dòng)比24.56＜imax＜41.67,則低檔傳動(dòng)范圍比 3.82＜ig＜6.48。

選擇變速器型式為中德傳動(dòng)2D·F6S950同步器型變速器，其主要參數(shù)如下：最大輸入扭矩為1050N·m；總質(zhì)量是 205kg；檔位及傳動(dòng)速比：1檔、2檔3檔、4檔、5檔、6檔、倒檔，6.39、3.97、2.40、1.48、1.00、0.73、5.88。

3）前后橋的選擇。前后橋均選擇東風(fēng)公司成熟的客車專用橋。前橋：鍛壓成型，工字型斷面、轉(zhuǎn)向梯形位于前軸后方；后橋：整體沖壓焊接式橋殼（精磨齒），單級(jí)減速。

4）底盤其他部件選擇。車架選擇桁架式，采用16Mn材料的矩形管焊接而成。懸架采用由空氣彈簧和雙向作用液壓減振器組成，前懸架裝有橫向穩(wěn)定裝置。轉(zhuǎn)向器選用整體式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向，臥式安裝，方向盤可調(diào)。制動(dòng)系統(tǒng)采用雙管路、前后獨(dú)立、氣制動(dòng)，加寬蹄片，自動(dòng)間隙調(diào)整臂。

4 結(jié)束語

在交通部試驗(yàn)場及汽車檢測中心，該車進(jìn)行了動(dòng)力性能、油耗、排放測試。

1）動(dòng)力性能指標(biāo)數(shù)據(jù)。最高車速：80（km/h）；0→50 km/h（發(fā)動(dòng)機(jī)）加速度時(shí)間：≤28 s，0→50 km/h（混合動(dòng)力）加速度時(shí)間：≤29 s；最大爬坡度：≥20%（注：動(dòng)力性能滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際使用要求）

2）油耗結(jié)果。本車油耗結(jié)果：28～33 L/100 km；一般并聯(lián)混合動(dòng)力車：36～40 L/100 km*；一般串聯(lián)混合動(dòng)力車：32～38 L/100 km*；一般12 m自動(dòng)檔的傳統(tǒng)車：42 L/100 km（中國典型城市工況）（*數(shù)據(jù)來自2007年北京“節(jié)油擂臺(tái)”）。

3）排放結(jié)果。

本車排放：HC=0.19 g/km，CO=6.29 g/km，CO2=901.21g/km，PM=0.43 g/km；常規(guī)柴油客車排放：HC=0.6 g/km，CO=10.31 g/km，CO2=923.21 g/km，PM=0.5 g/km。

可見，ZJC6120CHEV混聯(lián)式混合動(dòng)力城市客車整車配置具有較好的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性，排放符合歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)。

[1]席力克.串聯(lián)式混合動(dòng)力客車動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制策略[J].交流技術(shù)與電力牽引，2005，（3）：36-38.

[2]游國平，陳法兵，郭寬友.混合動(dòng)力客車循環(huán)工況下燃料經(jīng)濟(jì)性分析[J].客車技術(shù)與研究，2011，33（2）：16-18.

[3]張傳旺.并聯(lián)式混合動(dòng)力城市客車動(dòng)力系統(tǒng)匹配計(jì)算[J].客車技術(shù)與研究，2011，33（2）：39-41.

[4]趙振宇，高學(xué)浴.CLY6110PHEV油電混合城市客車車身設(shè)計(jì)[J].客車技術(shù)與研究，2011，33（2）：49-51.

[5]朱俏斌，戴紅，蔣元廣，等.ISG并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的優(yōu)化控制研究[J].客車技術(shù)與研究，2011，33（2）：6-9.

[6]陳鳴.混合動(dòng)力城市客車[J].客車技術(shù)與研究，2011，33（3）：41-43.

[7]張裔春，胡慶.WG6120HAA4型混合動(dòng)力城市客車研制[J].客車技術(shù)與研究，2011，33（2）：45-48.

[8]劉文杰，鄧建軍.TEG6128SHEV串聯(lián)式混合動(dòng)力城市客車總體設(shè)計(jì)[J].客車技術(shù)與研究，2009，33（1）：15-16.

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[10]余志生.汽車?yán)碚摚ǖ?版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

修改稿日期：2012-07-02

Overall Design of ZJC6120CHEV Parallel-series Hybrid Electric City Bus

QI Bo,WANGHong-gang
(Hangzhou Yuexi Bus Manufacture Co.,Ltd,Hangzhou 311100,China)

The authors mainly elaborate the control strategy,engine and gearbox reasonable match of the ZJC6120CHEVtype hybrid electric citybus in order toimprove the vehicle power and economy performances.

hybrid type;hybrid electric citybus;chassis design;overall design

U462.2；U469.7

B

1006-3331（2011）04-0030-02

齊 波（1986-），男，工程師；機(jī)構(gòu)工程師；研究方向：客車車身設(shè)計(jì)。