基于超级电容的混合动力客车动力系统设计

尹安东， 冯 瑞， 赵 韩

(合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥 230009)

目前，低排放、低能耗的混合动力客车(H ybrid Electric Bus，简称HEB)得到世界各大汽车厂商关注。目前HEB应用的储能装置一般为电化学电池、镍氢电池和锂离子电池等。电化学电池充放电特性及寿命不能很好满足城区客车的要求;镍氢电池、锂离子电池等因价格昂贵，限制了使用。超级电容器具有比功率大、充放电量大而快、循环寿命长、价格适中等优点，近年在HEB上得到应用。此外HEB的动力系统设计和参数匹配与行驶工况、控制策略密切相关[1-4]。

本文以某传统燃油城市客车为原型车，以超级电容为储能装置进行HEB的动力系统设计和参数匹配研究。首先，从设计要求出发确定了发动机、电机、传动系及超级电容等关键部件参数，然后基于CRUISE软件进行了整车建模仿真分析，最后通过设计的PHEB样车试验检验了动力系统设计和参数匹配的可行性与合理性。

1 动力系统设计技术要求

本文以某传统燃油城市客车为原型车，进行HEB的动力系统设计和参数匹配[5]，根据城市公交车的运行状况以及道路条件，确定设计车型的基本参数和技术要求见表1所列，并选择中国典型城市公交循环工况作为仿真和试验工况，如图1所示。

表1 设计车型的基本参数

图1 中国典型城市公交循环工况

2 混合动力系统设计

2.1 HEB动力系统构型设计

混合动力客车(HEB)通常有串联式、并联式、混联式及复合式等4种型式，并联式具有以下优点:效率高，驱动特性更符合实际路况;结构简单，成本较低;技术要求比较低;可以很好地实现制动能量回馈等。……