DHT混動18t壓縮式垃圾車動力經濟性分析

中圖分類號：U462.3 收稿日期：2025-03-04 DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2025.06.020

Abstract：Toaddressglobalenvironmentalrequirementsandthenationaldual-carbonstrategy，aDHThybrid18tcompactiongar bagetruckhasbendeveloped.FortheDHhybridpowersystemmatchedwiththe18tcompactiongarbagetruck，theapplicationsce nariosofthecompactiongarbagetruckwerefirstanalyzed，includingthemainusesandworkingconditioncharacteristicsoftheveicle.Basedontheoverallvehicleparametersandpowersystemrequirementsofthetraditionalfuelversionofthe18tcompactingarbagetruck，theDHThybridpowersystemwasselected.Initiall，thepowerdemandforthevehicle'sdrivingconditionswasdetermined，ndthentheDHThybridsystemwasselectedaccordingtotheaboveparameters.Throughsimulationanalysesofpowerperfor manceandeconomiceficiencyforboththetraditionalfuelvehicleandtheDHThybridvehicle，itwasconcludedthatbothtypesofvehiclesmetheoverallpowerrequirementsIntermsofpowerperformance，theDHThybridvehicledemonstratesstrongerinstantaneous power comparedtothetraditionalfuelvehicle.Specifically，the maximumspeedof theDHThybrid vehicle is 7.04% higher than thatofthe traditionalfuel vehicle.The maximum climbingability，in terms of gradient at the same speed，is 21.2% higher for theDHT hybridvehicleompaedtottraditioalfuelhicleeustaidlibingbilityointesofdietatthespds34. 8% higherfortheDHThybridvehiclecomparedtothetraditionalfuelvehicle.Intermsofeconomiceficiency，theDHThybridvehicle achievesa fuel-savingrate of over 25% compared to the traditional fuel vehicle under the target operating scenario.The DHT hybrid vehiclemetsemissionreductionrequirementsandalignswiththenationaldual-carbonstrategy.IteasilysatisfiesNationalVIision standardsandthenationalfourth-stagefuelconsumptionlimits，andiswell-preparedtomeetenextstageofemissionstandards.

Key words：DHThybrid power;18 tcompaction garbage truck;Economic efficiency;Power performance

1前言

在全球氣候變暖、能源危機、環(huán)境保護和“碳達峰”的背景下，隨著燃油限值、節(jié)能減排政策的不斷加嚴[1]，整車廠和動力系統(tǒng)供應商對新能源重型商用車的應用場景、動力系統(tǒng)選配、成本費用等方面的探索逐漸加速。重型商用車是目前我國道路交通中柴油消耗的主體，其以 15% 左右的保有量，卻消耗了超過一半的汽柴油量[2]。電動重卡在續(xù)航里程、價格高位、二手車保值率等方面也與燃油重卡存在差距[3]。而混動重卡在這方面很好地解決了純電重卡的短板，純電技術和混合動力技術成為實現車輛高效、低碳和節(jié)能的關鍵措施。增程式混合動力技術，通過調整柴油機的實際運行工況，保證柴油機運行在它的高效點，能耗相對更低，這是增程式混合動力技術可以節(jié)能的根本原因。此外，混合動力系統(tǒng)能實現車輛的動能回收，混合動力系統(tǒng)的電機助力也可以提升車輛的加速響應。為最大實現最優(yōu)化運行策略，需要測試各模式下系統(tǒng)效率，以制定扭矩分配策略，實現最低油耗4。壓縮式垃圾車的運行場景，行走工況載重大、啟動頻繁、怠速時間長、扭矩需求大，將會使混合動力系統(tǒng)的經濟性優(yōu)勢得到充分體現。

218t壓縮式垃圾車場景分析

18t壓縮式垃圾車主要用途、工況特點： 用途：市政環(huán)衛(wèi)，垃圾收集清運。

動力特點：變速箱取力供上裝液壓系統(tǒng)工作。

行駛車速：常用車速低于 60km/h 。

日均行駛里程：日均行駛 100～200km 。

行駛特征：市區(qū) + 城郊道路工況。

上裝動力來源：發(fā)動機-變速箱 -取力器 -液壓泵。

工作模式：填裝器打開，進行垃圾填裝。裝滿后刮板張開，滑板下行，將垃圾壓縮并推向車廂內部，反復蠕動壓縮，使松散的垃圾變得緊實，密度增加，體積減小，并均勻分布在車廂內，增大載質量。卸料時，填裝器打開，前部的推板直接把垃圾推出車廂，實現垃圾傾倒。

壓縮式垃圾車作為我國常見、數量較大且使用頻率較高的生活垃圾收轉運車，如今已處于一個瓶頸階段，國內各生產廠家的同類產品已嚴重同質化[5]?；靹訅嚎s式垃圾車可以打破這一困境。

3整車參數及動力設計要求參數的確定

3.1整車參數

根據現有的傳統(tǒng)純柴油車參數來進行DHT混合動力系統(tǒng)匹配的參考和對比，并根據這些參數計算出各行駛工況下的功率需求，整車參數如表1所示，發(fā)動機參數如表2所示。

市場主流18t壓縮垃圾車的發(fā)動機以4＼～6L機為主，發(fā)動機馬力在240馬力左右。

3.2動力設計要求參數的確定

整車動力性主要可由三方面的指標來評定，即最高車速、加速時間、最大爬坡度6，根據18t壓縮式垃圾車整車場景特點和使用工況確定整車的動力設計要求參數，如表3所示。

以上動力性參數，按照 18t 壓縮式垃圾車使用場景情況，車輛在城市道路上行駛時，最高車速 90km/h 能夠滿足從垃圾站到垃圾場或者垃圾發(fā)電站的遠程路途的運輸，同時在遇到緩坡時， 8% 的持續(xù)爬坡能力也足夠使用。如果車輛在路況較差的情況，如垃圾運往填埋場等場景， 20% 的最大爬坡能力使其能夠應對一些極端的陡坡環(huán)境。

3.3整車行走工況功率需求確定

根據汽車理論動力傳遞路徑基礎知識及相關公式，結合實際整車參數，計算出整車動力性指標下動力系統(tǒng)所需要的功率需求（表4），從而提供動力系統(tǒng)選型依據。

3.4DHT系統(tǒng)選型確定

根據整車功率需求進行DHT混動系統(tǒng)選型，發(fā)動機選型要小于傳統(tǒng)發(fā)動機，傳統(tǒng)發(fā)動機為 6.23L 排量，功率 180kW ，而DHT混動系統(tǒng)的發(fā)動機選擇 4.3L 排量 Ω，162kW 功率的發(fā)動機即可，具體參數如表5所示。

DHT混動系統(tǒng)中選擇兩個相同參數的電機，即電機E1和電機E2，兩個電機具體參數如表6所示。

動力系統(tǒng)總功率已經達到 392kW 以上（發(fā)動機功率 ⁺ 雙電機額定功率），從功率上來看，動力性遠超傳統(tǒng)柴油發(fā)動機車型。

DHT混動壓縮式垃圾車的整體動力傳動框架如圖1所示。

4動力性分析

4.1DHT系統(tǒng)工作原理

低車速段（ ：常使用EV模式起步，雙電機提供動力；在電池SOC較低時，則使用CVT模式起步，發(fā)動機及E2電機共同提供動力，E1電機進行發(fā)電。

中車速段（ 30～60km/hΩ ：常使用CVT模式行駛，發(fā)動機及E2電機共同提供動力，E1電機隨時調整發(fā)動機轉速并進行發(fā)電，發(fā)動機可工作在最優(yōu)經濟區(qū)；在電池SOC較高時，該車速段仍使用EV模式行駛。

高車速段（ （60～90km/h） ：常使用OD模式維持勻速行駛，發(fā)動機單獨提供動力；在電池SOC較低時，則使用CVT模式維持勻速行駛，由發(fā)動機單獨提供動力，E1電機進行發(fā)電。

滑行過程一般維持CVT模式或OD模式，發(fā)動機不輸出動力，E2電機進行少量能量回收，如圖2所示。

高速段車速 c中速段 CVT/OD模式 cv中/速D模式低速段 ③發(fā)動機直接驅 低速段EV模式 2 動驅動+E1電機 ④ EV模式發(fā)動機+ 發(fā)電 滑行能！電機 E2電機驅動 量回收 制動能量soc 行駛里程驅動 1 1 1回收小

剎車過程一般使用EV模式，E1電機及E2電機共同進行能量回收。

4.2DHT系統(tǒng)動力性計算

整車滿載最大質量 22t ，對傳統(tǒng)純燃油車型與DHT混合動力系統(tǒng)車型進行動力性分析對比，如圖3所示。

傳統(tǒng)車最大爬坡度 31.25%@8km/h ，最高車速93.8km/h ，持續(xù)爬坡度 9.89%@25km/h 。

DHT混動車型最大爬坡度 37.88%@8km/h ，最高車速 100.4km/h ，持續(xù)爬坡度2 5" k m / h" 。

綜上所述，傳統(tǒng)柴油車型和DHT混動車型均滿足動力需求，其中DHT混動車型動力性比傳統(tǒng)燃油車型更強勁。

5經濟性分析

5.1路譜分析

18t 壓縮式垃圾車路譜采用從正在運營的實車上采集的路譜，市區(qū)垃圾收集及運往郊區(qū)垃圾場，日均往返行駛2趟，單趟 53.3km ，傳統(tǒng)車配置6L發(fā)動機，百公里油耗 38.44L/100km 。路譜情況為最高車速84.14km/h ，平均車速 15.937km/h ，怠速占比 15.88% ，如圖4所示。

傳統(tǒng)柴油車型運營的發(fā)動機平均功率及油耗占比具體情況如表7所示。

5.2經濟性計算

根據整車需求參數和路譜，使用CRUISE仿真分析軟件對18t壓縮式垃圾車經濟性進行仿真，分別對傳統(tǒng)燃油車型和DHT混合動力系統(tǒng)車型進行經濟性對比分析。

整車垃圾收集運往垃圾場超載22t，返程空載 11t 傳統(tǒng)車型配置 6.23L 發(fā)動機，DHT混動車型配置 4.3L 發(fā)電機 +115/157kW 雙電機雙行星排系統(tǒng)，上裝作業(yè)功率 18.52kW ，附件功率 3kW 。

傳統(tǒng)車型：整個循環(huán)運行 106.92km ，耗油 48.36L 百公里油耗 45.23L/100km 。

DHT混動車型：整個循環(huán)運行 106.81km ，油耗36.05L ，放電 0.00kW?h ，綜合百公里油耗 33.75LI 100km ，對比傳統(tǒng)車節(jié)油率 25.38% 。

5.3節(jié)油率貢獻情況分析

經過分析，整個車輛在行駛和作業(yè)過程中的節(jié)油情況如表8所示，其中優(yōu)于混動系統(tǒng)對行駛工況優(yōu)化的節(jié)油率最高，達到 14.64% ；駐車怠速節(jié)油率為 3.88% ；能量回收節(jié)油率 6.87% 。

6匹配DHT混動系統(tǒng)后場景提升分析

DHT混合動力車型最高車速相對傳統(tǒng)純油車提升7.04% ；最大爬坡能力相對傳統(tǒng)純油車型同車速下爬坡度提升 21.2% ；持續(xù)爬坡能力相對于傳統(tǒng)燃油車型同車速下爬坡度提升 34.8% 。

DHT混合動力車型在目標場景下，相對于傳統(tǒng)燃油車型節(jié)油率在 25% 以上。

DHT混合動力車型滿足減排要求，不依賴充電樁，無需增加充電基礎設施建設即可實現續(xù)航無憂，而且符合國家雙碳戰(zhàn)略，輕松滿足國六排放要求，輕松滿足國標第四階段油耗限值，容易滿足下一階段排放標準。

7結語

經過對DHT混合動力18t壓縮式垃圾車使用場景的分析和討論，確定了DHT混合動力系統(tǒng)技術路線的選型，經過對DHT混合動力車型和傳統(tǒng)燃油車型動力性和經濟性的分析對比，得出以下結論：

a.傳統(tǒng)燃油車型、DHT混合動力車型均滿足整車動力性要求。b.DHT混合動力車型的最高車速、加速時間、最大爬坡度均優(yōu)于傳統(tǒng)燃油車型。c.DHT混合動力車型的經濟性比傳統(tǒng)燃油車型好，更加節(jié)油。

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作者簡介：

萬子圣，男，1986年生，工程師，研究方向為新能源動力系統(tǒng)應用開發(fā)。