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驾驶时间表对柴油并联混合动力公交车

传动系效率和性能特点的影响

Sheldon S. Williamson, Ali Emadi, Anshu Dewan

摘要

本文的目的是对重型柴油机并联混合动力公交车在各种不同行驶周期的建模与性能仿真。根据模拟结果，对各种驾驶模式下整个传动系统的效率进行了对比分析。本文在仿真环节，进行了7钟不同驾驶模式的仿真。从视图的总百分比传动系的效率和性能参数的点显示出不同的结果，如加速度和尾管排放。因此，通过在本文中进行的研究，主要的目标是在调查评价平行柴油混合动力公交车的潜力。

此外，此款开发的混合动力客车的关键参数是。再生能量的回收用于混合动力电动汽车（PHEV汽车），该再生能量回收电位主要取决于它的驱动模式是一个众所周知的事实。因此，如果一个特定的行驶周期有许多开始和停止驾驶模式，它会导致显著的能量回收潜能，而在驾驶时用较少的计划周期，表现出更少的能量回收潜能，比如公路行驶周期的情况。因此，基于这种理论，开发的柴油混合动力公交车的再生制动系统可以有效地在不同的驾驶循环模拟下对它进行评估。

1 绪论

这在那些非常适合于混合动力应用的重型客车的汽车制造商中是一个流行的概念。这是因为一个简单的事实，一般的它们能够携带电池的大有效载荷和整个推进系统。重型公交车的主要优点是，不像商务车那样，他们在可预见的道路上驾驶，并通过操作HEV原则，可以通过再生制动夺回很大一部分的能量^[1-2]。与传统的公交车相比，混合动力电动公交车还具有相当少的排放量的优势，使他们成为在城市地区理想的公交车使用候选者，因而可以作为促销混合动力汽车技术的手段。

最近，混合动力汽车的设计和分析所关注的关键点是，他们不能对所有的行驶模式进行优化。在一个特定的行驶循环中，在排气管排放控制的角度车辆可能以最佳工况运行，但对于改善燃油经济型却不是很有效。另一方面，在不同的行驶时间表的情况下两种情况可能是完全相反的。基于这一事实，最近汽车制造商的目标包括获得一系列可用于优化混合动力汽车的动作控制参数，控制参数取决于特定的行驶周期和整体控制策略。

本文的目的是对重型柴油机并联混合动力公交车各种不同的行驶器周期的建模与性能仿真。根据模拟结果，对各种行驶模式的整个传动系统效率进行了对比分析。本文在仿真环节，进行了7钟不同驾驶模式的仿真。从视图的总百分比传动系的效率和性能参数的点显示出不同的结果，如加速度和尾管排放。因此，本文的主要思路是优化混合动力公交车，这有助于评估其整体性能潜力的特点。技术流程图如图1.1所示。

图1.1.变化行驶循环后的主要思想模拟

从HEV工况的角度的另一个关键因素是再生能量恢复潜力也主要依赖于它的行驶模式。因此，如果一个特定的行驶周期存在许多开始和停止行驶模式，它可以导致显著的能量回收潜能，在行驶时以更少的启动-停止循环，表现出较少的能量恢复电势的时间表，如公路行驶周期的情况。本文中，除了上述参数研究，还将包括对由于再生制动收益在不同的驾驶时间表对效率的影响进行简要分析研究。因此，本文将有助于从重型柴油混合动力公交车辆的运行特性的角度来提高再生制动的意义。

2车辆规格和驱动循环记述

在本文中，重型柴油混合公交客车的详细的效率和性能分析是通过在不同的形式模式下模拟其工况来进行研究的。流行的预传输并联混合动力汽车的配置被选来作为模拟的目的。这是用于模拟的平行混合动力汽车传动系的一个简单的表示，如图2.1中所示。

图2.1. 预传输平行的典型布局混合动力汽车传动系统的配置

可以从图2.1清楚的看到，用平行配置的柴油混合总线都在ICE和牵引电动机机械地连接到变速器。车辆能够通过ICE或电动机来行驶，或两者同时被驱动，因此，它是可以自由地选择该组合，在任何给定时间给予所需扭矩的量^[2]。如表一所示的简要说明柴油公交客车（碱车辆）的参数。

表2.1. 柴油公交客车的技术规范研究

对于并联式混合动力传动系统，采纳一个改造的做法，从而使发动机大小保持不变。选择HEV传动系统组件的总结如表2.2中所示。

表2.2. HEV传动系的电组件的总结

上述并行混合柴油公交客车，分析了7个不同的城市驾驶模式的效率和性能。对于选择了城市行驶循环的主要原因是由于这样的事实，城市行驶循环往往有很多个启动-停止的动作。此功能可以增强HEV驱动列车的再生制动性能，从而为能源/效率和整体性能分析奠定坚实的基础，尤其是在重型城市公交车的情况下。用于模拟的7个代表行驶周期包括：日本10-15工况、纽约市的垃圾车的行驶循环、有28个停靠站点的公交路线、印度的城市行驶循环、纽伦堡公交路线的16个驾驶时间表、曼哈顿的行驶周期和西弗吉尼亚郊区的行驶循环。仿真研究在高级汽车驾驶模拟器程序进行。上述驾驶模式在图2.2中体现，以及它们的驾驶特性总结可以在表2.3中看到。

图2.2. 用于代表驾驶模式柴油混合动力公交车的模拟

表2.3. 所考虑的模拟研究的行驶工况的特点

柴油混合运输车是模拟以5个行驶周期为一个驾驶模式。在接下来的部分，本文将通过仿真上述的行驶循环组件来比较整体传动效率、性能参数，如：加速度和排放率也将被提出。此外，也将分析各种行驶循环再生制动的影响效率。

3可变驾驶循环的整体效率对比结果

正如前面提到的，混合动力公交车进行了超过700次的城市行驶循环模拟，为了推断出整体提高传动效率。与传动系统效率值的比较，并获取了在各种行驶周期的燃油经济性，由图3.1图3.2可以看出。

图3.1. 不同城市驱动循环的整体传动效率比较

图3.2. 不同城市驱动循环的燃油经济性比较

可以从这些比较图中做出重要的推论是,传动系统效率和燃料经济性可以直接互相成比例或可以不直接互相成比例，取决于所采用的行驶模式的类型。例如，如果我们考虑到纽约和曼哈顿的驾驶循环，很显然，尽管车辆传动系统效率是曼哈顿进度越高，获得的结果是纽约行驶循环的情况下燃油经济性走高。在纽约的行驶周期的情况下，低动力传动系统效率的一个原因是因为它具有最大一个较低的值（以及平均）的速度的事实。

但从HEV工况点的另一个重要特性，正如前面所提到的，是其再生制动特性能。由于混合动力汽车传动系统具有这种独特的功能，其再生制动性能是计算节约能源量的关键（效率获得）。基于上述传动系的效率，也对计算回收的各种行驶模式的百分比再生制动能量进行了比较分析。为了此次模拟的目的，使用了4种模拟行驶周期：印度的城市行驶循环、曼哈顿行驶循环、纽约行驶循环以及有28个停靠站点的公交线路的行驶周期。

评估百分比再生制动能量回收的过程的第一步是要找出由于制动发生单纯的百分比能量损失。这是通过恢复从车辆的柴油发动机和总负功率的所有的可用正功率仿真结果的数据完成。这两种工况模式的能量损失（百万焦耳）、再生以及供电，在图3.3中被描绘。

图3.3. 由于再生制动产生的能量损失

在这种情况下，正发动机功率基本代表所要求的能量，而负车辆功率表示由于制动而导致的能量损失。因此，这两个值的比值可以用来表示用于再生制动能量的百分比。因此，所得到的比值是由于制动损失的能量百分比。这个总结并绘制在图3.4中。

从再生能源节约计算的角度来说，另一个重要的方面

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