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    關鍵技術發(fā)展趨勢

    在國家財稅政策的鼓勵下，混合動力客車發(fā)展勢頭迅猛，許多城市都忙著上馬混合動力客車；但由于混合動力客車技術現(xiàn)在還沒有完全成熟，零部件的可靠性還有待提高，因此各地在制訂發(fā)展規(guī)劃時，還需要根據(jù)混合動力客車技術的成熟度和可靠性進行綜合評估。許多地方都是先進行幾家混合動力客車同時上線，然后根據(jù)一段時間的運行結果進行比較、權衡，最后確定混合動力客車的廠家和數(shù)量，這是一種比較謹慎、可行的方法。

    然而，由于電池等關鍵零部件當前仍不成熟，可靠性、耐久性還有待進一步提供，長時間運營中會暴露出許多問題，還需要廠家對這些關鍵零部件進行深度開發(fā)，因此大面積推廣還有許多問題；但任何事物的發(fā)展都要經(jīng)歷一個過程，混合動力客車技術也不例外，混合動力客車技術必將隨著當前的示范運行而逐步成熟。

    1.能量儲存

    鎳氫電池由于技術成熟，目前在混合動力客車上使用較多。隨著鋰電池技術的發(fā)展，現(xiàn)在越來越多的企業(yè)開始使用鋰電池作為儲能裝置，目前錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池得到越來越多的應用。由于混合動力客車對電池容量的要求不是很高，但對充放電次數(shù)、充放電電流、效率有較高的要求，而超級電容由于具有充放電電流大、效率高、循環(huán)壽命長的特點，因此是一種比較適宜在混合動力車上使用的儲能裝置。蘇州金龍、廈門金旅、南車時代、青年汽車等企業(yè)都在嘗試超級電容在客車上的應用。

    2.電機驅(qū)動

    驅(qū)動電機以交流異步電機和永磁同步電機使用最多。交流異步電機由于技術成熟、價格低廉， 可靠性、穩(wěn)定性好，不少企業(yè)都選擇交流異步電機作為驅(qū)動裝置。永磁同步電機效率高，功率因數(shù)高，轉(zhuǎn)矩慣量比大，也有許多企業(yè)都選擇永磁同步電機作為驅(qū)動電機。開關磁阻電機是一種新型的電機，它結構簡單、運行可靠、效率高，成為交流電機調(diào)速系統(tǒng)、直流電機調(diào)速系統(tǒng)和無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)的強有力的競爭者，東風客車一直在進行該種電機在混合動力客車上的試驗應用。

    3.變速器

    目前比較成熟的變速器是國外的伊頓、艾里遜、奔馳、ZF公司等。北汽福田使用的AMT就是伊頓生產(chǎn)的。國內(nèi)自動變速器在理論研究上已經(jīng)比較充分，但在產(chǎn)業(yè)化上與國外企業(yè)還有差距。目前許多產(chǎn)品都具有產(chǎn)業(yè)化的技術條件，部分產(chǎn)品已經(jīng)在進行產(chǎn)業(yè)化。在產(chǎn)業(yè)化的道路上，國內(nèi)企業(yè)還有許多工作要做。

    4.多能源控制

    混合動力汽車與傳統(tǒng)車輛相比最大的不同就是動力源的增加，這就導致了在混合動力汽車中能量流動方向的多樣性。多能源控制策略就是解決汽車行駛時所需要的能量和功率何時和如何由車上各種不同的動力總成來提供能量管理問題，也就是如何根據(jù)使用要求有效的利用不同類型的動力源，以達到節(jié)能環(huán)保的目的。控制策略是混合動力汽車的靈魂所在，因為其直接影響著能量在車輛內(nèi)部的流動，從而影響車輛的動力性、經(jīng)濟性以及排放指標。

    由于并聯(lián)驅(qū)動模式是當前混合動力客車的主流路線，下面著重就并聯(lián)式混合動力電動汽車控制策略發(fā)展趨勢作一綜述。

    (1)以車速為主要參數(shù)的控制策略：在滿足需求功率的前提下，根據(jù)車速大小對電機和發(fā)動機功率進行簡單的分配。一般設定一個車速門限值(如12km/h)，當車速低于該門限值時，由電機驅(qū)動；當車速高于該門限值時，主要由發(fā)動機驅(qū)動，如果需求的功率大于發(fā)動機的最大輸出功率時，電機助力。制動時采用回饋發(fā)電回收制動能量，由于沒有消除發(fā)動機的怠速和低負荷率運行的問題，排放和油耗都沒有太大的降低。如果低速純電動運行消耗的電量大于制動回饋電量，電池SOC會下降很快，需要通過外部充電設備對電池進行充電，因此需要選用大容量的電池，增加了整車成本和重量。該控制策略主要解決了低速行駛和制動回饋能量回收的問題，沒有對能量分配等進行優(yōu)化。

    (2)以功率為主要參數(shù)的控制策略：設定一個功率門限值，當車輪需求驅(qū)動功率低于該門限值時，由電機單獨驅(qū)動；當車輪需求功率高于該門限值時，由發(fā)動機單獨驅(qū)動，當需求功率繼續(xù)增加到發(fā)動機最大輸出功率以上時，電機助力，以滿足行駛功率需求。當電池電量低時，如果驅(qū)動需求功率不高于發(fā)動機最大輸出功率，電機發(fā)電，增加發(fā)動機負荷，從而調(diào)節(jié)發(fā)動機工作點在負荷率比較高的區(qū)域運行，電機發(fā)電功率根據(jù)行駛需求功率和發(fā)動機最大輸出功率之間的差值按比例調(diào)節(jié)，比例系數(shù)與電池SOC 有關。這種方式能使發(fā)動機一直工作在比較高的負荷率，但是低速時的低效率和能量分配的優(yōu)化仍然沒有解決，沒有充分發(fā)揮混合動力系統(tǒng)節(jié)油的潛力。

    (3)以燃油經(jīng)濟性為優(yōu)化目標的控制策略：將整車的燃油消耗由發(fā)動機燃油消耗和電池電量的等效燃油消耗兩部分組成，其中電池電量的等效油耗通過發(fā)動機燃油消耗率以及電池的充電效率來計算。采用模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡或者自適應等優(yōu)化算法，考慮電池SOC，合理分配發(fā)動機和電機的功率，從而達到最小的整車瞬時燃油消耗率，獲得最優(yōu)的燃油經(jīng)濟性。

    (4)以燃油經(jīng)濟性和排放為優(yōu)化目標的控制策略：根據(jù)發(fā)動機可調(diào)節(jié)范圍，將瞬時可能的燃油消耗和四種主要的尾氣排放物質(zhì)(HC、CO、NOx、PM)的排放量根據(jù)不同的參考值調(diào)節(jié)到[0，1]之間，對于電機的能量消耗還需要根據(jù)電池SOC大小按一定的比例系數(shù)進行修正，根據(jù)用戶定義的權重對各個變量進行加權平均，在可選擇的區(qū)域內(nèi)選擇結果最小的點，并根據(jù)該點對應的發(fā)動機功率和行駛需求功率合理分配電機和發(fā)動機的功率，從而獲得滿意的燃油消耗和排放。通過調(diào)節(jié)各個變量的權重可以實現(xiàn)不同的設計目標和要求，是一種自適應的控制算法。

    在國內(nèi)，混合動力控制策略仍然處于研究階段，在理論研究方面有了很大進步，從而產(chǎn)生了一些比較成熟的想法，并在 ADVISOR軟件基礎上，通過修改控制策略部分進行了仿真，但在算法實現(xiàn)以及實物驗證方面還有待完善。