混合动力公交车动力系统测试分析

赵琪艳

（重庆长寿开发投资有限公司，重庆 401220）

前言

近年来，新能源公交车在公交行业已非常普遍,新能源公交车一般根据动力来源分为天然气、纯电动和混合动力汽车三种[1]。天然气汽车因燃料完全依靠天然气不符合可持续发展策略[2]；纯电动车辆由于电续驶里程较短难以满足实际出行需求；混合动力车公交车因续驶里程较长且油耗低成为市场上的折中方案[3]。

根据对西安市混合动力公交车的实际考察，目前市场上混合动力客车的节气率、动力性有待进一步提升，为提高车辆综合性能,提出对现有的混联系统进行改装,将传统混联系统改为双离合双电机系统,并对装有两种动力系统的公交客车进行测试对比。

1 测试车辆及场地

1.1 车辆性能参数

在西安市 16路公交中选取两辆相同型号的车作为试验车辆,对其中一辆的动力系统进行改装,另一辆保持原有配置。车辆性能参数见表1。

表1 测试车辆性能参数

1.2 测试场地

选取长安大学渭水校区汽车试验基地作为测试场地，它的位置在长安大学北郊校区，占地面积大，投资多，功能齐全。测试场地包括多种试验道路、各种特殊路面等专门用来测试汽车性能的设施。该场地配套设施成熟，可完成多种测试任务[4]。

2 测试方案

根据多次跟车采集到的调研数据制定测试方案进验，分三种工况：拥堵工况、怠速工况和畅通工况行模拟试验[5]。

区分畅通的工况和拥堵的工况主要是根据站与站之间在各个限速的区段内的平均技术速度和限速的值。由表2可以看到16路公交车的循环工况参数。

表2 划分后的循环工况主要指标

由表 2.1可以看到该车的平均运行距离大约为 300m，平均的稳定车速大概为30km/h，另外停车怠速时间取三个时段均值 19min21s。

畅通工况车速稳定前和减速后，以及拥堵工况达到最高车速前和减速至停车的行驶距离可以根据测试相应车速下平均加速度、减速度的测试结果来确定，见表3。

表3 16路公交车的平均加速度与制动减速度

畅工况下公交车的减速距离和加速距离分别为 43.47m和91.37m，为方便驾驶员获得充足的操作时间，将二者分别取为50m和100m；在拥堵的情况下，加速和减速行驶的距离都取为40m，这个数据也是根据实际测得得到的。

16路公交客车往返里程总计33.84km。根据对该线路的实际运营过程数据的分析，进行工况划分，畅通工况占82.25%，拥堵工况占17.75%。因此，在场地试验中畅通工况里程为27.8km，拥堵工况里程为6.0km，由前边计算知一次畅通工况的行驶距离为 500m，一次拥堵工况的行驶距离为80m，从而可求得试验中需要模拟畅通工况56次，拥堵工况75次。

试验场环道全长 1.5km，试验现场布置见图 1。畅通工况试验过程中需要停车的位置用红旗、蓝旗、黄旗提前对位置标记。红旗代表停车，并且为加速起步的起点；蓝旗则表示加速结束，准备开始匀速；黄旗表示匀速行驶结束，开始减速至红旗位置时停车。

图1 场地测试的布置情况

3 试验结果分析

3.1 气耗测试结果分析

整理试验数据及计算得实验过程中改装车辆与未改装车辆的耗气量进行比较。未改装车辆和改装车辆的气耗数据见下表4。

表4 场地测试的气耗数据比较

由上表3.1

式中：η0为改装车辆与未改装车辆相比的节气率

η1为修正后的节气率

由以上计算可知：场地测试中，未改装车辆 CNG燃料气耗质量高出改装车辆气耗质量22.64个百分点，因此认为双擎直驱动力系统经济性较好。

3.2 动力性测试结果分析

动力性测试的数据结果见表5：

表5 动力性测试数据对比

由上表可见，0—20km/h车速范围内，辅助电机参与驱动后的改装车辆加速性能明显强于未改装车辆，平均加速度高于未改装车辆26.05%；尤其是在0—10km/h车速范围内，平均加速度高于未改装车辆43.94%。

4 结论

（1）未改装车辆的CNG燃料气耗质量高比改装车辆气耗质量高22.64%，因此认为双离合双电机动力系统比单离合双电机系统经济性较好。

（2）在双离合双电机系统中,辅助电机参与驱动, 车辆加速性能明显强于未改装车辆,因此可知,改装后的系统动力性、经济性均优于传统的混联系统。