混合動力公交車動力系統(tǒng)測試分析

趙琪艷

（重慶長壽開發(fā)投資有限公司，重慶 401220）

前言

近年來，新能源公交車在公交行業(yè)已非常普遍,新能源公交車一般根據(jù)動力來源分為天然氣、純電動和混合動力汽車三種[1]。天然氣汽車因燃料完全依靠天然氣不符合可持續(xù)發(fā)展策略[2]；純電動車輛由于電續(xù)駛里程較短難以滿足實際出行需求；混合動力車公交車因續(xù)駛里程較長且油耗低成為市場上的折中方案[3]。

根據(jù)對西安市混合動力公交車的實際考察，目前市場上混合動力客車的節(jié)氣率、動力性有待進一步提升，為提高車輛綜合性能,提出對現(xiàn)有的混聯(lián)系統(tǒng)進行改裝,將傳統(tǒng)混聯(lián)系統(tǒng)改為雙離合雙電機系統(tǒng),并對裝有兩種動力系統(tǒng)的公交客車進行測試對比。

1 測試車輛及場地

1.1 車輛性能參數(shù)

在西安市 16路公交中選取兩輛相同型號的車作為試驗車輛,對其中一輛的動力系統(tǒng)進行改裝,另一輛保持原有配置。車輛性能參數(shù)見表1。

表1 測試車輛性能參數(shù)

1.2 測試場地

選取長安大學渭水校區(qū)汽車試驗基地作為測試場地，它的位置在長安大學北郊校區(qū)，占地面積大，投資多，功能齊全。測試場地包括多種試驗道路、各種特殊路面等專門用來測試汽車性能的設施。該場地配套設施成熟，可完成多種測試任務[4]。

2 測試方案

根據(jù)多次跟車采集到的調研數(shù)據(jù)制定測試方案進驗，分三種工況：擁堵工況、怠速工況和暢通工況行模擬試驗[5]。

區(qū)分暢通的工況和擁堵的工況主要是根據(jù)站與站之間在各個限速的區(qū)段內的平均技術速度和限速的值。由表2可以看到16路公交車的循環(huán)工況參數(shù)。

表2 劃分后的循環(huán)工況主要指標

由表 2.1可以看到該車的平均運行距離大約為 300m，平均的穩(wěn)定車速大概為30km/h，另外停車怠速時間取三個時段均值 19min21s。

暢通工況車速穩(wěn)定前和減速后，以及擁堵工況達到最高車速前和減速至停車的行駛距離可以根據(jù)測試相應車速下平均加速度、減速度的測試結果來確定，見表3。

表3 16路公交車的平均加速度與制動減速度

暢工況下公交車的減速距離和加速距離分別為 43.47m和91.37m，為方便駕駛員獲得充足的操作時間，將二者分別取為50m和100m；在擁堵的情況下，加速和減速行駛的距離都取為40m，這個數(shù)據(jù)也是根據(jù)實際測得得到的。

16路公交客車往返里程總計33.84km。根據(jù)對該線路的實際運營過程數(shù)據(jù)的分析，進行工況劃分，暢通工況占82.25%，擁堵工況占17.75%。因此，在場地試驗中暢通工況里程為27.8km，擁堵工況里程為6.0km，由前邊計算知一次暢通工況的行駛距離為 500m，一次擁堵工況的行駛距離為80m，從而可求得試驗中需要模擬暢通工況56次，擁堵工況75次。

試驗場環(huán)道全長 1.5km，試驗現(xiàn)場布置見圖 1。暢通工況試驗過程中需要停車的位置用紅旗、藍旗、黃旗提前對位置標記。紅旗代表停車，并且為加速起步的起點；藍旗則表示加速結束，準備開始勻速；黃旗表示勻速行駛結束，開始減速至紅旗位置時停車。

圖1 場地測試的布置情況

3 試驗結果分析

3.1 氣耗測試結果分析

整理試驗數(shù)據(jù)及計算得實驗過程中改裝車輛與未改裝車輛的耗氣量進行比較。未改裝車輛和改裝車輛的氣耗數(shù)據(jù)見下表4。

表4 場地測試的氣耗數(shù)據(jù)比較

由上表3.1

式中：η0為改裝車輛與未改裝車輛相比的節(jié)氣率

η1為修正后的節(jié)氣率

由以上計算可知：場地測試中，未改裝車輛 CNG燃料氣耗質量高出改裝車輛氣耗質量22.64個百分點，因此認為雙擎直驅動力系統(tǒng)經(jīng)濟性較好。

3.2 動力性測試結果分析

動力性測試的數(shù)據(jù)結果見表5：

表5 動力性測試數(shù)據(jù)對比

由上表可見，0—20km/h車速范圍內，輔助電機參與驅動后的改裝車輛加速性能明顯強于未改裝車輛，平均加速度高于未改裝車輛26.05%；尤其是在0—10km/h車速范圍內，平均加速度高于未改裝車輛43.94%。

4 結論

（1）未改裝車輛的CNG燃料氣耗質量高比改裝車輛氣耗質量高22.64%，因此認為雙離合雙電機動力系統(tǒng)比單離合雙電機系統(tǒng)經(jīng)濟性較好。

（2）在雙離合雙電機系統(tǒng)中,輔助電機參與驅動, 車輛加速性能明顯強于未改裝車輛,因此可知,改裝后的系統(tǒng)動力性、經(jīng)濟性均優(yōu)于傳統(tǒng)的混聯(lián)系統(tǒng)。