“十五”期間，國家把電動(dòng)車輛、混合動(dòng)力電動(dòng)車輛的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，并達(dá)到商品化作為發(fā)展重點(diǎn)。目前，國內(nèi)有多家汽車生產(chǎn)廠商已完成了混合動(dòng)力城市客車樣車的開發(fā)和試制，有的已經(jīng)過實(shí)際工況試用后總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)，正在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化和商品化的準(zhǔn)備。
我公司對混合動(dòng)力城市客車的研發(fā)起步較晚，2006年7月8日，在建設(shè)部城市專家委員會(huì)和清華大學(xué)陳全世教授的指導(dǎo)下，我公司與寧波公交總公司聯(lián)合在寧波召開了“混合動(dòng)力電動(dòng)城市客車”研發(fā)項(xiàng)目的協(xié)調(diào)會(huì)，經(jīng)過協(xié)商，由我公司牽頭，組成了有航天發(fā)射技術(shù)及特種車事業(yè)部、東風(fēng)杭州汽車有限公司、一汽無錫柴油機(jī)廠、廣西玉柴機(jī)器股份有限公司、泰州春蘭研究院等單位參加的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。研發(fā)團(tuán)隊(duì)在我公司協(xié)調(diào)下，經(jīng)過近3個(gè)月的調(diào)研、設(shè)計(jì)和近3個(gè)月的試制，第一輛“NE6111SHEV1混合動(dòng)力電動(dòng)城市客車”順利竣工。經(jīng)過調(diào)試和可靠性試驗(yàn)后，將于2007年4月赴北京參加城市建設(shè)部主辦的第六屆北京國際商用車輛及零部件博覽會(huì)并獲得“新能源客車獎(jiǎng)”。
1 采用的典型的串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)介紹
我公司組織研發(fā)的“混合動(dòng)力電動(dòng)城市客車”采用的是中央驅(qū)動(dòng)典型的串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)。串聯(lián)式動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)三部分動(dòng)力總成組成，它們之間用串聯(lián)的方式組成SHEV的動(dòng)力單元系統(tǒng)。負(fù)荷小時(shí)由電池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，負(fù)荷大時(shí)則由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。當(dāng)電動(dòng)車處如啟動(dòng)、加速、爬坡的工況時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)-電動(dòng)機(jī)組和電池組共同向電動(dòng)機(jī)提供電能；當(dāng)電動(dòng)車處低速、滑行、怠速的工況時(shí)，則由電池組驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，由發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組向電池組充電。
下圖是一個(gè)典型的串聯(lián)式動(dòng)力系統(tǒng)原理框圖。
典型的串聯(lián)式動(dòng)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(dòng)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(diào)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(dòng)力系統(tǒng)而言，實(shí)時(shí)性要求較低，各控制分站采用通用模塊化設(shè)計(jì)。CAN-Bus2底盤動(dòng)力控制總線主要負(fù)責(zé)APU單元、驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及電池管理系統(tǒng)的控制實(shí)時(shí)性較高。CAN-Bus1與CAN-Bus2相對獨(dú)立，也使CAN-Bus1成了一個(gè)選配單元。
串聯(lián)式混合動(dòng)力與并聯(lián)式混合動(dòng)力相比較，系統(tǒng)部件相對較多，系統(tǒng)也相對復(fù)雜。但是串聯(lián)式混合動(dòng)力也有著自己獨(dú)特的優(yōu)勢，發(fā)動(dòng)機(jī)不直接參與車輛的驅(qū)動(dòng)，工作狀態(tài)相對穩(wěn)定，沒有復(fù)雜的機(jī)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(dòng)力系統(tǒng)如果要真正做到節(jié)油，必須采用自動(dòng)變速箱，公交車用自動(dòng)變速箱價(jià)格昂貴。而串聯(lián)式混合動(dòng)力車輛直接靠驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)，不需要AMT變速箱，只需要一個(gè)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(dòng)力系統(tǒng)可以完全保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳油耗區(qū)，有效解決了發(fā)動(dòng)機(jī)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(diào)）。
典型的串聯(lián)式混合動(dòng)力車輛還具有純電動(dòng)行駛功能，在特殊的運(yùn)行線路上，比如運(yùn)營線路上有隧道、風(fēng)景游覽區(qū)等，可以采用純電動(dòng)行駛模式（無須停車，一鍵轉(zhuǎn)換），關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，將對外的排放和噪音減至零，提升運(yùn)營檔次。適當(dāng)?shù)脑黾与姵厝萘?/SPAN>,配備外接充電機(jī)，可以享受 Plug-in補(bǔ)充電技術(shù)（外接均衡充電技術(shù)），利用此技術(shù)可以對電池進(jìn)行外接均衡充電，維護(hù)和修復(fù)因?yàn)殡姵毓に囋蚝褪褂迷蛟斐呻姵氐牟痪?，大大延長動(dòng)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(yùn)營成本。
2 客車研發(fā)存在問題與解決方案
在對NE6111SHEV1混合動(dòng)力電動(dòng)城市客車研發(fā)和試制過程中，我們有下列體會(huì)：
混合動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)的機(jī)電耦合尚有一個(gè)最佳機(jī)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(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的匹配不是很理想。
智能控制系統(tǒng)的技術(shù)平臺(tái)所需的元器件尚未形成標(biāo)準(zhǔn)化批量生產(chǎn)，混合動(dòng)力電動(dòng)城市客車的制造（配套）成本過高。使“混合動(dòng)力電動(dòng)城市客車”的制造（配套）成本居高不下，在近期內(nèi)如沒有政府的明確的支持產(chǎn)業(yè)化將步履艱難。
整車的合理布置和優(yōu)化設(shè)計(jì)的技術(shù)平臺(tái)首要難題是車身總成的輕量化問題，要輕量化就要選用強(qiáng)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(gè)問題是綜合性的急待解決的主要技術(shù)難題，為此，我公司的研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過研究，依據(jù)目前我國狀況，對原有第一輛“混合動(dòng)力電動(dòng)城市客車”所采用的典型的串聯(lián)式動(dòng)力系統(tǒng)原理，進(jìn)行簡化，提出一個(gè)較實(shí)用方案原理，以簡化串聯(lián)式混合系統(tǒng)。
下圖為實(shí)用方案原理圖。
實(shí)用方案原理框圖
本系統(tǒng)相對典型的串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)，去掉了各二次電源（DC/DC、DC/AC）及電動(dòng)氣泵、油泵輔助部件。發(fā)動(dòng)機(jī)上自帶的發(fā)電機(jī)、氣泵、油泵、空調(diào)等都予以保留。在電池組的容量上也可以適當(dāng)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(zhì)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(jī)械能的轉(zhuǎn)換過程，進(jìn)一步降低了油耗。在系統(tǒng)自重、價(jià)格上都有較大幅度的降低。
從目前國內(nèi)的技術(shù)水平上分析，我認(rèn)為串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)真正做到產(chǎn)業(yè)化還需要解決以下幾個(gè)問題。
電機(jī)及控制器的效率及可靠性問題。電機(jī)及發(fā)電機(jī)（含控制器）國外好的產(chǎn)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(jià)格也相對較高，而國內(nèi)的產(chǎn)品雖然價(jià)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(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展與完善。電池問題成為了電動(dòng)車輛發(fā)展的一個(gè)瓶頸，雖然在混合動(dòng)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(jià)格如果真正由市場來承受，還有相當(dāng)?shù)碾y度。所以混合動(dòng)力客車的生產(chǎn)廠家應(yīng)該與電池的生產(chǎn)廠家建立戰(zhàn)略合作關(guān)系，推動(dòng)動(dòng)力電池租用回收產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，降低電池的使用成本。從技術(shù)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(biāo)定實(shí)驗(yàn)的時(shí)間和成本，這也需要電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來保證。
雖然我國《混合動(dòng)力汽車標(biāo)準(zhǔn)》已正式實(shí)施，為混合動(dòng)力汽車上市掃除了障礙。但是標(biāo)準(zhǔn)體系有待進(jìn)一步細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)涵蓋的面尚未擴(kuò)展到混合動(dòng)力汽車的零部件的方方面面，混合動(dòng)力汽車的發(fā)展需超前和完善的標(biāo)準(zhǔn)體系來指導(dǎo)。
3 串聯(lián)式混合動(dòng)力實(shí)用技術(shù)發(fā)展展望
混合串聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還有一個(gè)有著良好發(fā)展前景的解決方案——輪邊驅(qū)動(dòng)串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)。
與中央驅(qū)動(dòng)串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)在原理上完全相同，只是在結(jié)構(gòu)上更為緊湊、傳動(dòng)效率更高、在布置上更為簡單。其結(jié)構(gòu)示意圖如下：
輪邊驅(qū)動(dòng)電機(jī)為高速的交流電機(jī)，配備高效輪邊行星減速器，由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，不再需要傳動(dòng)的傳動(dòng)軸與后橋主減速器，使傳動(dòng)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(qū)動(dòng)混合動(dòng)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(dòng)力BRT車輛。
串聯(lián)式輪邊驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力系統(tǒng)原理框圖
采用這種驅(qū)動(dòng)方式的車輛可以采用中橋驅(qū)動(dòng)（大沉降量門式橋）輕松實(shí)現(xiàn)超低地板的BRT車輛，相對后驅(qū)車輛，可以用簡單便宜的平面鉸接盤替換價(jià)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(shè)計(jì)，可以大大減輕整車重量。
此系統(tǒng)的關(guān)鍵部件輪邊驅(qū)動(dòng)橋（含輪邊減速器）國外都有成熟的產(chǎn)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(dòng)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(hù)及運(yùn)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(hù)的一些做法
混合動(dòng)力車輛作為一個(gè)技術(shù)含量比較高的產(chǎn)品，在使用及維護(hù)上都應(yīng)該做到人性化。
在駕駛員的操作上，要做到與自動(dòng)變速的傳統(tǒng)車一致，無須多余的操作，在運(yùn)行故障上，比如冷卻水溫過高等采用自動(dòng)報(bào)警，提示駕駛員注意，并自動(dòng)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(dòng)報(bào)警措施，比如剎車燈損壞、某個(gè)控制器損壞等，提示駕駛員更換部件。
混合動(dòng)力系統(tǒng)除電池外基本上是免維護(hù)的產(chǎn)品，各電氣部件都采用標(biāo)準(zhǔn)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(jié)束語
發(fā)展混合動(dòng)力電動(dòng)城市客車，是符合國家產(chǎn)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(yīng)倡導(dǎo)有序規(guī)劃、團(tuán)隊(duì)合作、強(qiáng)化有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的品牌，我們吉江公司有信心為我國的混合動(dòng)力電動(dòng)城市客車的產(chǎn)業(yè)化的大突破作出貢獻(xiàn)。
（轉(zhuǎn)載）
