一、概述
由于潜在的能源危机和环境污染问题的存在，在世界范围内掀起了电动汽车发展热潮，这给中国汽车产业的跨越式发展带来了机遇。经历了48年北京的汽车从0增加到100万，又经历了6.5年从100万增加到200万，年增幅达20%。预计到2020年底，中国的机动车总量将超过12亿，在能源结构中，汽车耗油将占能源消耗的主要部分，因此改善能源状况和实现能源多样化是十分重要的。在大城市，车辆排放仍旧是环境污染的主要部分。特别是在成功申办2008年北京奥运会和2010年上海世博会之后，排放标准越来越严格，为此，开发新型节能环保汽车势在必行。混合动力汽车作为电动车的一种，在现阶段是很好的选择，原因如下：
（1）欧Ⅲ排放标准将在全国范围内实行
（2）达到欧Ⅲ排放标准的车辆将减免30%的燃油税。
（3）相关的税费将加到燃油费当中；燃油经济性的改善将备受关注。
（4）在能源危机和油价上涨的背景下，混合动力汽车比其它类型的电动汽车更加实际可行。
（5）国家政策将促进电动汽车的研发和产业化，在中国电动汽车的关税将减免20%。
（6）混合动力汽车的研发和产业化已经被纳入了中国政府支持基金。
（7）满足欧Ⅱ标准和满足欧Ⅲ标准的车辆发动机价格差很大，一辆12米长的客车大概差10000美元。
（8）混合动力汽车作为一款商用车将存在很长时间，因为电池技术没有突破性的进展，纯电动成本太高且续驶里程不足。
（9）混合动力技术相对于燃料电池和纯电动汽车而言相对成熟，并且美国政府在美国推行的示范计划和联合国在巴西示范的400辆串联混合动力公交车将推动混合动力汽车工业在全世界的发展。
（10）2008年北京奥运会和2010年上海世博会为混合动力汽车的发展提供了机遇。
（11）据英国某石油公司称地球上的原油总量仅有11500亿桶可供开采，仅能供人类利用到2045年。
在湖南省和中国电工技术学会及相关单位的大力支持下，XD6120—并联混合动力公交车研发成功，并且参加了两次大客车博览会并获得城市客车最佳科技创新奖及公交客车优胜奖，并获得第四届国际清洁能源汽车“必比登挑战赛”混合动力客车组总成绩第一名。
该车通过了国家汽车质量监督检验中心（襄樊）试验考核，并已成功在长沙上路范运营，运营里程35万公里。XD6120—并联混合动力公交车如图1至图3所示。
图1 XD6120混合动力公交车外观
图2 XD6120混合动力公交车内部效果
图3 XD6120混合动力公交车仪表板
二、结构与主要参数
经过对串联式、并联式和混联式几种方案的比较，采用了典型的并联式方案，并且通过了全国电动汽车专家组的评估。经过6个月的艰苦工作，XD6120—并联混合动力公交车终于完成。其结构如图4所示。
图4 整车结构
参考某型号公交车车型，并根据循环工况实验标准（如图5）进行初步仿真（如图6），得到所需峰值功率（如图7）和最大转矩（如图8），从而确定其主要参数和性能如表1。
图5 循环工况
图6 仿真模型
图7 循环功率需求
图8 循环转矩需求
图9 选用发动机外特性
图10 选用电动机特性图
表1 XD6120混合动力公交车主要参数
外形尺寸（L×W×H）（mm）
轴距 （mm）
前轮距/后轮距 （mm）
前悬长/后悬长 （mm）
11500×2480×3150
5600
2020/1860
2700/3200
整车整备质量（kg）
乘客数（个）
满载质量（kg）
最高车速（km/h）
最大爬坡度（%）
加速时间（0到50km/h）
制动距离（mm）
最小转弯半径（m）
外部噪声低于内燃机车
综合排放
11500
36+1+24（站立乘客数）
15500
90
20
%26lt;25
%26lt;9.5
%26lt;20
3dB（A）
欧Ⅲ
变速器
五档机械式
发动机
欧Ⅱ柴油机
离合器
电子控制
电动机型号
功率（Kw）
额定转速（rpm）
最大转速（rpm）
AC
60/120
2000
4000
控制器峰值输出（A）
控制器尺寸（mm）
控制器质量（kg）
效率
400
400×380×240
20
%26gt;87%
电池型号
铅酸BT-HSE-100
电池管理系统型号
SM1000
空调系统
功率（Kw）
制冷能力
Piston
15
30000kcal/h
轮胎型号
11.00R20-16PR
三、行驶模式分析
总的来说有5种模式：
（1）启动和低负荷
在启动和低负荷工况下，离合器分离，客车由电动机驱动，电能由电池提供。混合动力客车工作在纯电动模式。
（2）巡航工况
客车运行在离合器结合状态，这时发动机是动力源。为了保证经济性，发动机必须工作在高效区。当车速达到事先设定的值后发动机启动。
（3）加速和爬坡工况
当超负荷或加速时，客车需要额外的功率，这部分由电池提供，从而用电动机来辅助发动机。在电池优先的控制策略中，客车加速和爬坡的辅助能源来自电池组。
（4）减速和制动能量再生模式
当汽车减速时，在滑行中应用超级电容回收制动能量。由于超级电容能在短时间内回收大量能量，所以能量的回收率很高。因此可以断开离合器，通过电动机和控制器为超级电容充电。
（5）驻车和电池充电模式
当客车驻车时，检测电池的SOC值，根据SOC值确定是否要为电池充电。如果处于SOC0状态则不充电，反之应用发动机驱动电动机（相当于发电机）来充电。
四、XD6120—并联混合动力公交车的优点
并联混合动力公交车完全满足863计划要求的指标：节约15%的能源消耗；满足欧Ⅲ排放标准；比内燃机车噪声低3-5dB（A）（外部噪声）；最高车速高于80km/h；加速性能满足GB/T13040-92和GB/T13044-91；最大爬坡度大于20%；续驶里程超过400 km。
并联混合动力公交车还有其他优点：维修费用低；高可靠性；制动回馈和能量回收；加速平稳；对于规模生产来说有价格优势、成熟的技术。
五、本车型新技术的应用及产业化分析
许多新技术应用其中，最重要的两项是：
电动机驱动和动力辅助单元（如图11和图12）及智能能量管理系统
图11 选用电动机及控制器
图12 动力单元
产业化分析
据析混合动力客车产业化是可行的。价格比较表2
表2 内燃机车与混合动力公交车的价格比较（单位：万元）
比较项目
传统内燃机车
混合动力公交车
车身
20
20
发动机
9
6
缓速器
2
/
底盘
16
16
空调
6
6
电池
/
1.5
电动机和控制器
/
10
电动助力转向和制动
/
1.5
其余的
/
1.5
合计
53
65
六、初始测试结果
燃油经济性检测可以分为两类：
（1）在国家试验场GB/T12545-90中规定的强制工况的试验结果；
试验项目
技术要求
(混合动力/纯电动)
试验结果
备注
限定工况燃料消耗量 (L/100km)
22
14.2
四工况燃料消耗量 (L/100km)
25
16.1
摸拟公交五工况燃料消耗量 (L/100km)
——
22.4
最高档等速行驶燃料消耗量(L/100km)
40 km/h
——
13.1
50 km/h
14.6
60 km/h
15.4
70 km/h
17.7
80 km/h
19.1
（2）在真实的工况下测试燃油消耗，检测结果表明XD6120—并联合动力公交车可以节省柴油10—15%。燃油消耗测试依据GB/T12545-90。检测结果如表3。
表3燃油消耗测试结果
恒定车速（Km/h）
开始-结束（17Km）
距离（Km）
54
52
53.5
平均速度（Km/h）
50.5
50.6
26
燃油消耗（L）
16.4
16.8
23.8
百公里油耗（L）
20-22
32-35
变速次数
15
13
/
制动次数
20
22
/
停车次数
4
4
31
数据表明XD6120—并联混合动力公交车环保节能效果好，目前已上路运营，更加深入的研究和全面的测试正在进行中。
参考文献
[1] 白凤良，杨建国. 混合动力电动汽车电动机的仿真建模. 交通科技，2003年第4 期
[2] 曹明柱，冯能莲，夏传超，何彩青，吴加伟. 电动汽车的建模与仿真. 安徽农业大学学报，2006年第33期
[3] 明正峰. 电动车驱动及能源系统中关键技术综述. 电源世界. 2006 年第12期
[4] 步曦 ，杜爱民 ，薛锋. 混合动力汽车用行星齿轮机构的理论研究与仿真分析. 汽车工程. 2006 年第9期
[5] 米歇尔A克鲁格. 一种最佳的汽车混合动力总成. 汽车工艺与材料. 2003年第6期
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