“十五”期間，國家把電動車輛、混合動力電動車輛的研發(fā)和產業(yè)化，并達到商品化作為發(fā)展重點。目前，國內有多家汽車生產廠商已完成了混合動力城市客車樣車的開發(fā)和試制，有的已經過實際工況試用后總結了經驗，正在進行產業(yè)化和商品化的準備。
我公司對混合動力城市客車的研發(fā)起步較晚，2006年7月8日，在建設部城市專家委員會和清華大學陳全世教授的指導下，我公司與寧波公交總公司聯(lián)合在寧波召開了“混合動力電動城市客車”研發(fā)項目的協(xié)調會，經過協(xié)商，由我公司牽頭，組成了有航天發(fā)射技術及特種車事業(yè)部、東風杭州汽車有限公司、一汽無錫柴油機廠、廣西玉柴機器股份有限公司、泰州春蘭研究院等單位參加的研發(fā)團隊。研發(fā)團隊在我公司協(xié)調下，經過近3個月的調研、設計和近3個月的試制，第一輛“NE6111SHEV1混合動力電動城市客車”順利竣工。經過調試和可靠性試驗后，將于2007年4月赴北京參加城市建設部主辦的第六屆北京國際商用車輛及零部件博覽會并獲得“新能源客車獎”。
1 采用的典型的串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)介紹
我公司組織研發(fā)的“混合動力電動城市客車”采用的是中央驅動典型的串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。串聯(lián)式動力由發(fā)動機、發(fā)電機和電動機三部分動力總成組成，它們之間用串聯(lián)的方式組成SHEV的動力單元系統(tǒng)。負荷小時由電池驅動電動機帶動車輪轉動，負荷大時則由發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電驅動電動機。當電動車處如啟動、加速、爬坡的工況時，發(fā)動機-電動機組和電池組共同向電動機提供電能；當電動車處低速、滑行、怠速的工況時，則由電池組驅動電動機，由發(fā)動機-發(fā)電機組向電池組充電。
下圖是一個典型的串聯(lián)式動力系統(tǒng)原理框圖。
典型的串聯(lián)式動力系統(tǒng)原理框圖
整套系統(tǒng)包含兩條控制總線，即CAN-Bus1車身燈光及輔助控制總線、CAN-Bus2底盤動力控制總線，整套系統(tǒng)系統(tǒng)由中央控制單元統(tǒng)一協(xié)調控制。CAN-Bus1車身燈光及輔助控制總線，主要是一些燈光、儀表顯示以及輔助單元的控制，這部分系統(tǒng)相對動力系統(tǒng)而言，實時性要求較低，各控制分站采用通用模塊化設計。CAN-Bus2底盤動力控制總線主要負責APU單元、驅動電機以及電池管理系統(tǒng)的控制實時性較高。CAN-Bus1與CAN-Bus2相對獨立，也使CAN-Bus1成了一個選配單元。
串聯(lián)式混合動力與并聯(lián)式混合動力相比較，系統(tǒng)部件相對較多，系統(tǒng)也相對復雜。但是串聯(lián)式混合動力也有著自己獨特的優(yōu)勢，發(fā)動機不直接參與車輛的驅動，工作狀態(tài)相對穩(wěn)定，沒有復雜的機械力矩耦合系統(tǒng)，車輛行駛無沖擊，系統(tǒng)性能可靠；從理論上分析可知，并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)如果要真正做到節(jié)油，必須采用自動變速箱，公交車用自動變速箱價格昂貴。而串聯(lián)式混合動力車輛直接靠驅動電機啟動，不需要AMT變速箱，只需要一個兩檔的變速箱即可，且行駛平穩(wěn)。
在啟停頻繁的公交線路上，串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)可以完全保證發(fā)動機工作在最佳油耗區(qū)，有效解決了發(fā)動機的怠速油耗和頻繁的啟停問題，在油耗和排放上有著無可比擬的優(yōu)勢（城市工況下的油耗越在28l左右，不含空調）。
典型的串聯(lián)式混合動力車輛還具有純電動行駛功能，在特殊的運行線路上，比如運營線路上有隧道、風景游覽區(qū)等，可以采用純電動行駛模式（無須停車，一鍵轉換），關閉發(fā)動機，將對外的排放和噪音減至零，提升運營檔次。適當?shù)脑黾与姵厝萘?/SPAN>,配備外接充電機，可以享受 Plug-in補充電技術（外接均衡充電技術），利用此技術可以對電池進行外接均衡充電，維護和修復因為電池工藝原因和使用原因造成電池的不均衡，大大延長動力電池壽命，還可以充分利用晚間的低谷電，從整體上降低公交車運營成本。
2 客車研發(fā)存在問題與解決方案
在對NE6111SHEV1混合動力電動城市客車研發(fā)和試制過程中，我們有下列體會：
混合動力系統(tǒng)技術平臺的機電耦合尚有一個最佳機電混合度的優(yōu)化過程，我公司此次的樣車，所配置的柴油發(fā)動機與發(fā)電機的匹配不是很理想。
智能控制系統(tǒng)的技術平臺所需的元器件尚未形成標準化批量生產，混合動力電動城市客車的制造（配套）成本過高。使“混合動力電動城市客車”的制造（配套）成本居高不下，在近期內如沒有政府的明確的支持產業(yè)化將步履艱難。
整車的合理布置和優(yōu)化設計的技術平臺首要難題是車身總成的輕量化問題，要輕量化就要選用強度高、重量輕的新材料，這又間接的增加了單車制造成本。
上述三個問題是綜合性的急待解決的主要技術難題，為此，我公司的研發(fā)團隊經過研究，依據(jù)目前我國狀況，對原有第一輛“混合動力電動城市客車”所采用的典型的串聯(lián)式動力系統(tǒng)原理，進行簡化，提出一個較實用方案原理，以簡化串聯(lián)式混合系統(tǒng)。
下圖為實用方案原理圖。
實用方案原理框圖
本系統(tǒng)相對典型的串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，去掉了各二次電源（DC/DC、DC/AC）及電動氣泵、油泵輔助部件。發(fā)動機上自帶的發(fā)電機、氣泵、油泵、空調等都予以保留。在電池組的容量上也可以適當降低，通過系統(tǒng)方案的變更有效的降低了成本和系統(tǒng)的自重，簡化了車上電路布局，也使整車在質量分配和空間布局上更為容易，在一定程度上提高了系統(tǒng)的可靠性，部分減少了電能與機械能的轉換過程，進一步降低了油耗。在系統(tǒng)自重、價格上都有較大幅度的降低。
從目前國內的技術水平上分析，我認為串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)真正做到產業(yè)化還需要解決以下幾個問題。
電機及控制器的效率及可靠性問題。電機及發(fā)電機（含控制器）國外好的產品的效率都在93%以上，而且高效率范圍很廣，可靠性也好，但價格也相對較高，而國內的產品雖然價格便宜，但從我們的使用情況來看，在效率及可靠性上，還是有一定的差距。
動力電池產業(yè)鏈的發(fā)展與完善。電池問題成為了電動車輛發(fā)展的一個瓶頸，雖然在混合動力的使用模式下對電池的使用壽命有一定的提高，但是昂貴的價格如果真正由市場來承受，還有相當?shù)碾y度。所以混合動力客車的生產廠家應該與電池的生產廠家建立戰(zhàn)略合作關系，推動動力電池租用回收產業(yè)的發(fā)展，降低電池的使用成本。從技術上來說，SOC監(jiān)測系統(tǒng)對電池的規(guī)格、工藝差異相對敏感，所以還必須保證電池的一致性，降低SOC標定實驗的時間和成本，這也需要電池產業(yè)的發(fā)展來保證。
雖然我國《混合動力汽車標準》已正式實施，為混合動力汽車上市掃除了障礙。但是標準體系有待進一步細化、標準涵蓋的面尚未擴展到混合動力汽車的零部件的方方面面，混合動力汽車的發(fā)展需超前和完善的標準體系來指導。
3 串聯(lián)式混合動力實用技術發(fā)展展望
混合串聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)還有一個有著良好發(fā)展前景的解決方案——輪邊驅動串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。
與中央驅動串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)在原理上完全相同，只是在結構上更為緊湊、傳動效率更高、在布置上更為簡單。其結構示意圖如下：
輪邊驅動電機為高速的交流電機，配備高效輪邊行星減速器，由電機直接驅動，不再需要傳動的傳動軸與后橋主減速器，使傳動系效率損失大大降低，也使系統(tǒng)布置的限制大大改善，本系統(tǒng)相對于中央驅動混合動力系統(tǒng)，效率更高、節(jié)油效果更好，尤其適合超低地板的18m混合動力BRT車輛。
串聯(lián)式輪邊驅動混合動力系統(tǒng)原理框圖
采用這種驅動方式的車輛可以采用中橋驅動（大沉降量門式橋）輕松實現(xiàn)超低地板的BRT車輛，相對后驅車輛，可以用簡單便宜的平面鉸接盤替換價格昂貴的電控液壓鉸接盤，降低成本。整車采用全承載桁架式設計，可以大大減輕整車重量。
此系統(tǒng)的關鍵部件輪邊驅動橋（含輪邊減速器）國外都有成熟的產品，可靠性極高。本方案作為BRT的解決方案，相對傳統(tǒng)車，減少了自動變速箱和電控液壓鉸接盤，在成本的增加上有限，而在可靠性、車輛平穩(wěn)舒適程度、維護及運營成本上有著較大的優(yōu)勢，隨著環(huán)保的重視及公交事業(yè)的發(fā)展存在良好的市場前景。
4 我們在使用及維護的一些做法
混合動力車輛作為一個技術含量比較高的產品，在使用及維護上都應該做到人性化。
在駕駛員的操作上，要做到與自動變速的傳統(tǒng)車一致，無須多余的操作，在運行故障上，比如冷卻水溫過高等采用自動報警，提示駕駛員注意，并自動采取限制功率輸出等處理辦法降低水溫。在部件的故障上也同樣采用自動報警措施，比如剎車燈損壞、某個控制器損壞等，提示駕駛員更換部件。
混合動力系統(tǒng)除電池外基本上是免維護的產品，各電氣部件都采用標準的插接件連接，各部件在安裝位置上充分考慮的維修的便捷性，如果損壞，可以方便更換。
5 結束語
發(fā)展混合動力電動城市客車，是符合國家產業(yè)政策和中長期節(jié)能規(guī)劃、符合城市客車優(yōu)先原則的。我們希望在新能源汽車的研發(fā)和市場化方面，應倡導有序規(guī)劃、團隊合作、強化有我國自主知識產權的品牌，我們吉江公司有信心為我國的混合動力電動城市客車的產業(yè)化的大突破作出貢獻。
（轉載）
