电力传动技术范文

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第1篇

电力电子与电力传动技术在发展过程中伴随着传输功率的交流传动，本文回顾了电力牵引传动控制技术历史并揭示了这些技术的密切关系，重点在于研究我国目前的电力牵引发展情况和前景，旨在于让同行们加强交流，让电力牵引传动技术更好的服务于车辆装备和铁路机车制造业。

【关键词】电力牵引 交流传动 控制 电力 电子器件

在很早的时候，电气传动技术系统刚刚引入牵引机车的技术领域，第一台电力驱动的机车于1879年问世，两年后也就是1881年成功实现了城市电动机车的大规模铺开，西门子公司于1891发明了三相交流电源直接测试的电动机车，该机车使用的是线式转子异步牵引电动机，直到今天，单相交流供电的电力牵引与控制技术仍然在飞速的发展中，测试车辆的规模也日益变大。交流变换技术系统规模过于庞大，能量转换效率低，电能转换机械能过程中的影响因素非常多，这样的电力牵引力不适用我国现有的铁路运输系统。

1955年，整流器的发明标志是机车电力牵引传动技术开始进入实践动态。1957年可控硅整流器（即普通晶闸管）的发明，标志着电力牵引时代的出现，大功率电子硅整流技术广泛应用于机械传动系统，这个技术使机车传动和电力传动系统从内燃机-直流或直流电动机向交流电动机转变。1965年，晶闸管的机车牵引动力系统出现了，各国的铁路运输系统广泛采用晶闸管电力传动系统。大功率可关断晶闸管（GTO）的出现和发展推动了微机控制技术，在20世纪70年代，交流-直流-交流的传动系统取代了交流-直流的传输模式，至今仍在不断的进行迭代更新。

1 科学技术的发展，交流电动机作为牵引电机具有独特的优势

（1）交流电机体积小，重量轻，功率大，小体积解决了安装时占用空间过大的问题，电动机的重量轻，减少地面设备的体积，有利于提高机车轮轨力，以满足大功率、高转速的高速动态要求。

（2）交流电机的速度和保持恒功率范围比较大，有利于实现通用式的机车以满足运输乘客和货物的需求。

（3）交流电动机没有换向器、电刷磨损和清除器等易损设备，提高了整个电力牵引传动系统的可靠性，降低制造成本和维护成本。

（4）交流感应电动机具有牵引性能优良的自然特征，有助于提高在复杂地形的利用率，更好地发挥电力牵引力的控制作用。

虽然交流电动机，特别是异步电动机具有特殊的优点，但在上世纪70年代之前，通过简单的控制的直流电机得到了广泛的使用，电力电子开关与晶闸管整流装置工艺的改进致使直流传动系统更加普及。随着快速晶闸管基础的牵引电机出现，以快速晶闸管变流器为单元的内燃机滑动车组DE-2500内燃机车问世了，交流传动控制技术领域开启机车车辆设备的新纪元。

2 交流传输线控制优势

1983年，5台大功率BR120交流传输线控制的电力机车诞生于德国联邦铁路，BR120机车的总体布置、系统设计和参数选择更加优化，电路结构和材料的主要成分都有所更新，如卧式水平主变压器、牵引变流器、牵引电机空心轴和万向节等，在外观设计和辅助变流器上都成功地进行了尝试，建立了机车电力牵引设计和运行的基本模式，交流传动不仅优于直流电机，采用新技术后带来了更多的优势：

（1）机车广泛使用四象限脉冲变流器，大大降低电流谐波分量的电源网络，提高供电质量，提升通信信号的抗干扰能力。

（2）交流传动可以实现电网功率的高效能量转换，降低电网能量损耗，多方向的反馈结果是网络质量好，节能效果也很优异。

（3）前后机车牵引制动操作无需转换，开关位置的变化可以通过主电路控制，整个系统简单可靠。

发达国家已经进入大规模的轨道交通系统，交流传动的研究和开发，以及评估技术更新都完成的比较彻底，交流传动车辆取代了直流驱动产业，形成了自己的新干线，已经成为铁路运输的现代化符号，铁路管理实现高速发展。在发展的过程中，发展电力电子器件的基本技术就是交流传动技术。第一代机车采用快速晶闸管变流器单元结构复杂，效率较低，可靠性和可维护性都不突出。GTO在80年代问世，之后大功率交流传动系统迅速应用于机车组，并且伴随着性能的改进。在上世纪90年代，IGBT高压装置提高了电源转换器和更新的效果。同时，控制发展进步的基础还是对交流传动的控制技术，目前有可控硅移相开关控制，脉冲PWM控制和四象限整流控制，还有磁场定向控制和直接转矩控制等。

微电子技术、信息技术和通信传输技术的进步也使控制装置从模拟数字电路转向复杂控制，并逐步使其操作简单化，现代网络控制的模块也在单片机和微处理器质量提升的推动下不断提高，发展为8位，32位和64位的浮点运算程序，每一点科技的进步都会大大提高电力牵引传动控制技术的处理能力。这个庞大系统得益于电力电子技术的发展水平，牵引力的交流传动系统依赖于技术的革新。

3 我国机车电力牵引系统的发展与现状

1958年年底，我国生产的电力机车主表，即机车电力机车是前苏联的直流型电力机车为模型，根据中国铁路的规范研制而成，当时大功率电子器件还不成熟，整流器件是电力机车运行试验后通过环形铁路客车车辆。1962年，前后共5个单元投入到宝凤线试运行，由于主要设备（调压开关、牵引电机等）技术和质量问题仍然存在，特别是引燃管整流难以达到实际使用的要求，因此电力机车不能大规模生产。随后中国的发展工业、电力电子整流二极管的高功率开始进入实用阶段，机车电力牵引技术在该技术的基础上形成了新型电力机车，交流-直流电力机车大规模使用，从1969年开始直到1988年停产，共计826台，我国机车交流-直流电传技术在这个周期内广泛应用。

可控硅式装置使机车电力牵引传动技术上了一个新台阶，通过二极管整流级压力控制形成了最新型的电力牵引传动技术，在SS3型电力电路中使用调压变压器，在低压侧之间的牵引开关和相控晶闸管调压相结合的平滑调速技术，使机车获得更好的调速性能。无级调压和交流-直流传动轴重载货运电力机车构成一个相控晶闸管的一系列产品，该型机车由2部分相同的4轴电力机车重新连接每个部分，使机车的性能和质量大大提高，成为我们的主要干线运输机车。

我国机车电传动技术已走过50余年的发展里程，取得了巨大进步，铁路运输从速度和功率已被用到技术极限的交-直传动迈入速度更快、功率更高的交流传动的阶段，但这项技术的创新和开拓是永无止境的，它必将随着相关技术的发展而不断提高到更新的水平上，为我国的社会主义现代化建设做出贡献，进而走向世界，在高速、重载铁路牵引设备领域与世界先进企业同台竞争。

参考文献

[1]Ruge W.从GTO变流器到IGBT变流器看传动技术的发展（二）[J].流技术与电力牵引，2016（01）.

[2]张波，杨万坤，李杰波.世界铁路牵引发展50年. 铁道机车车辆，2015（12）.

[3]张大勇.我国机车电传动技术的发展[J].机车电传动，2011（05）.

[4]张莹，杨利军.交流传动电力机车发展的重要因素――新型电力电子器件[J].电气开关，2015（04）.

作者简介

王森（1983-），男。现为哈尔滨铁路局供电处工程师。主要研究方向为牵引供电。

第2篇

[关键词]HXD1D型交流传动电力机车；辅助系统；不间断供电技术

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）21-0035-01

HXD1D型交流传动电力机车其是以自主化技术为基础研制的，此类电动机车总体参数良好，且功率极大，牵引能力更强，实际运行中的加速性能十分优越，运行安全可靠、节能环保，市场发展潜力大，可适用于各类铁路客运牵引地区。此种机车是以主辅一体化牵引变流器而实现运行的，辅助电气系统则包括辅助电路与设施、列车供电系统，而其辅助电路则以辅助逆变器实现供电，可有效辅助逆变器、变流器共同间的直流环节，但HXD1D型交流传动电力机车辅助系统不间断供电技术应用中存在诸多不足之处。因此，探讨HXD1D型交流传动电力机车辅助系统不间断供电技术应用有着极大现实意义。

一、 我国干线铁路电气化建设现状分析

我国干线铁路电气化建设中的接触网供电系统均使用的是三相供电，而为了保证电力系统三相负载处于平衡状态，供电系统则使用分段换相供电。为了有效防止相间短路，通常均是于各个相间设置无电区域，此为分相区。现阶段的铁路接触网均是隔20-30km设置1个分相区，而机车通过分相区时，司机均需将牵引/制动手柄回零，从而及时断开主断路器，惯性通过分相区时可及时闭合主断路器，保证其过分相时的主断路器断、合均被严格控制，亦可以系统自动完成。

近年来，我国轨道交通运输业发展飞速，各项技术装备亦逐渐成熟，机车运营速度也不断提升。干线铁路机车于30min内可通过1-3个分相区，而于此情况下，若机车运用传统机车主辅电路结构，这时辅助机组启停次数及其蓄电池组充放电频率可被提高，设备开关器件的通断次数则持续增多，这则缩短了设备寿命。分相区中的主压缩机停止不工作，导致机车与后端列车供风中断，如果后部车辆用风设备被大量使用，导致总风压力降低，这时车辆应用受到较大影响。如果机车过分相时的辅助系统继续供电，其可延长部件与车辆的使用时间。

二、 HXD1D型交流传动电力机车辅助系统供电工况

1、 机车正常牵引下工况

处于该工况下的变压器6组牵引绕组分别于2个牵引变流器中的6个整流模块，并提供相应的单相交流电，之后则通过中间直流环节于6个主逆变器、2个辅助逆变器，再为其提供电源，6个主逆变器可为6台牵引电机提供独立供电，其间2个辅助逆变器可为辅助负载提供相应的定频定压及变频变压电源。

2、 机车再生制动工况

牵引变流器中的6个主逆变器工作于整流工况下，6个整流模块则可以当时辅助负载具体需求容量工作于整流状态及逆变状态下，以保证牵引变流器间的电压稳定于准确值中。如果6台牵引电机再生制动产生的能量满足两路辅助系统的电能，6个整流模块则处于逆变情况，从而导致多出的电能及时反馈；亦或者是再生制动力小时，6台牵引电机再生制动生成的能量可充分满足其负载需求，6个整流模块会于牵引绕组中获得所需的能力，工作于整流状态下，可为直流环节提供相应的电能，从而保证中间直流环节电压稳定，并满足辅助负载中需要的电能；若牵引电机再生制动所产生的电能可满足变频变压支路辅助负载需要的供电需求，并保证其极具富余能力，此种电机产生的电能根本适应不了定额定压支路辅助负载供电需求，而这时的整流模块均工作于逆变工况中，从而把多余电能及时反馈，并将直流环节中的电源有效稳定，保证辅助系统负载可获得相应的电能。

3、 机车过分相工况

机车进入分相区域时，其牵引系统由网络系统获得相应的信号，牵引力均是根据规定大小实现卸载，最终牵引系统会有效转至再生制动工况下，这时的主断路器会自动断开，四象限整流器模块被封锁。系统则以机车进入分相前辅助系统需要的实际容量控制，从而保证机车再生制动，这时的再生制动所产生的电能可为负载电源。为了保证机车于不良条件下有效通过分相区，而HXD1D型交流传动电力机车辅助系统可充分满足不间断供电需求。

三、 辅助系统不间断供电技术

1、 保证供电系统运行

列车供电系统主要是对机车后部客运车厢提供相应的电能，列车供电柜为供电系统的重要内容，其电路多分为主电路、辅助电路、控制电路、电子电路等，列车柜体中往往具备2路独立且相同的互相控制整流与辅助电路，以LC滤波电路与供柜输入电源均来自2个860V的列供绕组，其可以内部相控整流，滤波之后则提供600V直流供电。列车供电系统具备相应的交流短路保护更能，其交流过压吸收保护功能与直流过载保护功能等十分良好。

2、延长设备应用时间

此项技术可有效降低机车辅助系统设备启停次数，且辅助负载中的设施设备电流通断频率会随之降低，以延长设施设备应用时间。辅助系统不间断供电于机车过分相控制电源柜可连续控制电路中的负载供电，并为蓄电池快速充电，无需以蓄电池维持并控制电路负载运转，从而有效延长蓄电池应用时间。

3、增强机车稳定性

此项技术可有效确保主压缩机于过分相之前实现不间断工作，从而保证机车具备相应的风量，以便保证后部车辆用风正常。机车于分相区时，传统机车控制系统与监控系统等设施设备均是以蓄电池实现供电，如果蓄电池发生故障，则严重影响机车安全运行，会导致列车停止运行。HXD1D型交流传动电力机车辅助系统于分相区时，可有效控制电源模块供电，控制电源模块具备良好的冗余性，尽管控制电源模块发生故障时，则可以蓄电池实现供电，从而有效增强机车稳定性。

4、降低操作强度

此项技术可有效确保机车于分相区时，快速恢复分相区之前的状态，以便确保空调、暖风机、微波炉、烧水壶等设施设备连续使用，从而有效降低操作强度，合理改善司乘人员的工作环境。

结束语

HXD1D型交流传动电力机车现已大批量的投入运营，且其整体使用情况十分良好，辅助系统不间断供电技术优越性被用户逐渐发掘，并得到社会各界的认可。此项技术提高了机车辅助系统设施设备使用效率，并延长了其使用时间，机车与设备可靠性被有效提高，且能够有效改善工作人员的操作。本文对我国干线铁路电气化建设现状进行了分析，探讨了HXD1D型交流传动电力机车辅助系统供电工况，简析了辅助系统不间断供电技术，为HXD1D型交流传动电力机车辅助系统安全运行提供参考依据。

参考文献

[1] 颜罡，李希宁，刘 胜. OZ-Y 型交流传动电力机车主辅电路[J].电力机车与城轨车辆，2010（04）.

[2] 康明明，张彦林. HXD1C 型大功率交流传动电力机车主电路[J].电力机车与城轨车辆，2012（05）.

第3篇

（1. State Key Laboratory of Mechanical Transmission，Chongqing University，Chongqing 400030，China；

2. Shanxi Euease Automobile Co，Ltd，Xi'an，Shanxi 710043，China）

Abstract：The vehicle's fuel economy and emission are determined by parameters of power train and control strategy. In order to reduce the fuel consumption of plug-in hybrid electric vehicles(PHEV), the hybrid degree, gear ratio, final ratio and parameters for control strategy are chosen as orthogonal design factors. With the objective of achieving minimal fuel consumption under driving cycles, the optimal matching scheme for parameters of power train and control strategy is acquired by orthogonal design method. The simulation of performance and fuel economy is carried out with the model for plug-in parallel hybrid electric vehicles, and the results show that the fuel consumption is decreased by 5.58% after parameter optimization.

Keywords：plug-in hybrid electric vehicle；power train；control parameter；orthogonal design

近年来，插电式混合动力汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV）因其可以使用外接电网充电，纯电动行驶里程长，节油率高，成为许多国家新一代电动汽车发展计划中实现车辆节能减排的重要技术途径之一。如何优化PHEV的动力传动系统参数匹配和控制策略，是提高整车燃油经济性的关键。

王加雪等[1]运用理论计算与实际循环工况功率需求分析相结合的方法对PHEV进行动力系统功率匹配，结果表明该方法使整车功率匹配优化。Karbowski和Sharer等[2-3]应用全局最优控制策略对PHEV在不同行驶循环工况下的性能研究表明，“混合控制”模式优于“消耗-保持”模式。赵韩等[4]运用正交试验设计方法对主要影响燃油经济性的因素进行了匹配和优化，找出各因素影响的主次顺序并得出其优化水平，完成了对混合动力系统参数优化。

在已经研制成功的陕汽插电式混合动力公交客车样车基础上，根据整车动力性和纯电动里程新要求重新确定了PHEV动力传动系统的参数设计方案，再利用正交试验方法，选取混合度、变速器传动比、主减速器传动比和整车控制参数作为正交设计因素进行正交试验设计，以汽车行驶工况油耗最小为目标，优选出整车动力传动系统参数和控制策略参数的最佳匹配方案。利用基于Advisor软件平台建立的插电式并联双离合器混合动力客车仿真模型，进行整车动力性和燃油经济性仿真分析。

1 整车动力传动系统参数选择

1.1 动力传动系统结构

陕汽欧舒特PHEV结构如图1所示。一般情况下，汽车采用纯电动驱动起步并在低速时保持纯电动运行模式，当车速提高到中高速时，切换至纯发动机模式驱动；当遇到急加速或爬陡坡时，转入混合模式驱动；当汽车减速制动时，则切换至再生制动能量回收模式。整车主要参数为：整备质量m0=12 000 kg；满载质量m=16 500 kg；空气阻力系数CD=0.65；迎风面积A=7.85 m2；滚动阻力系数f=0.011；传动效率ηt=0.85；车轮滚动半径r=0.47 m。整车的动力性能指标见表1。

1.2 发动机功率的选择

发动机排量对整车燃油经济性影响很大，为此选择了两种不同的设计方案。第1种方案是以满足汽车最高车速行驶，同时能够长时间连续爬坡的功率需求来确定发动机功率，见式（1）。再加上发动机附件和空调消耗功率，选取发动机额定功率为132 kW/2 500（r•min-1）。第2种方案是根据汽车的最高车速确定发动机功率，并加上发动机附件和空调消耗功率，选取发动机额定功率为105 kW。

， （1）

式中：Pe为发动机功率；va为行驶车速；g为重力加速度；α为道路坡度。

1.3 电机特性参数的选择

针对所选择的两种发动机排量，分别确定电机的性能参数。对于第1种方案的发动机，其搭配的电动机连续功率应满足汽车纯电动最高车速要求，为此选取电机连续功率为50 kW，最大转矩为340 N•m。电动机的峰值功率和转矩要满足以下两个条件：（1）满足汽车全油门起步加速时，由静止加速到50 km/h，发动机和电动机联合驱动的加速时间要求。（2）满足汽车在中国典型城市公交循环工况中运行时的行驶功率和转矩要求。经计算，电动机峰值功率选取为100 kW，最大转矩为680 N•m。其余参数见表2。

对于第2种方案的发动机，所搭配的电动机连续运行功率要满足汽车纯电动最高车速60 km/h的要求，同时满足电动机和发动机联合驱动时汽车最大爬坡度的要求，再加上电动空调、动力转向助力和制动所消耗的功率，得电动机连续运行的额定功率为75 kW，最大转矩为475 N•m。电动机峰值功率和转矩的确定方法与前述相同，所得参数见表2。

电机作为发电机模式运行时，其功率特性应满足充电功率和再生制动功率需求。经计算，发电机特性参数见表2。

1.4 传动系统传动比的选择

主减传动比i0按汽车的最高车速等于或略微小于发动机最大功率点对应转速的车速来选取。

， （2）

式中：np为发动机最大功率点所对应转速。

传动系统的最大传动比imax应满足汽车连续爬坡的要求。

． （3）

上式中对于第1种方案的发动机Te=Temax，Tm=0。变减速器有3种规格，用B1 、B2和B3表示，为可选用的变速器方案(见表3)。经过计算，与变速器B1、B2、B3分别联合应用，能同时满足汽车的最高车速和最大爬坡度要求的主减速器传动比i0有3.909、4.88、5.13 3种规格，分别用C1、C2和C3 表示,作为可选的设计方案。

1.5 动力电池组的确定

蓄电池连续运行额定功率和峰值功率以在荷电维持阶段分别满足牵引电动机连续功率和峰值功率需求来确定，并加上电动动力转向泵、电动空压机等所消耗的功率。

蓄电池的额定容量和总能量根据汽车的纯电动里程确定，锂电池的总电压选择为539.6 V，经计算蓄电池组的容量为130 Ah，考虑到电池容量的衰减，选择电池组的额定容量为150 Ah。蓄电池组的总能量由式（4）计算，为81 kWh。

， （4）

式中：Wb为电池的总能量；vm为车速，vm=40 km/h；Sm为纯电动里程；SOC0为初始SOC；SOCf为终点处SOC。

1.6 混合度

为方便正交试验设计的计算，以反映发动机和电机功率相对大小的混合度作为动力系统的参数。计算得两种发动机和电机设计方案的混合度分别为A1=27.5%，A2=40%，作为发动机和电机的正交设计的可选设计参数。式（5）中A为混合度；Pm为电机连续功率；Pe为发动机功率。

． （5）

影响插电式混合动力汽车燃油经济性的结构因素主要有混合度、电池容量、电池组电压、变速器传动比、主减速器传动比等。考虑到电池容量和电池组电压已经选定，因此选择混合度A、变速器传动比B和主减速器传动比C作为正交试验设计的结构参数。

2 插电式混合动力汽车控制参数选择

2.1整车控制策略

汽车控制策略可以根据车速、负载和蓄电池SOC值，来确定发动机和电动机的运行状态，使发动机、电机和电池工作在高效率区域内，降低整车燃油消耗。电力辅助控制策略[5]原理如图2所示，控制逻辑见参考文献[5]所述，电力辅助控制策略的控制变量见表4。

2.2 控制参数的选择

整车动力传动系统各部件参数和控制参数的匹配直接影响汽车燃油消耗和排放，因此也将整车控制参数作为正交试验的因素进行正交设计。以城市公交车平均每天行驶42个中国典型城市公交循环工况（总里程246 km）为基准，计算整车油耗，对整车控制参数和动力传动系统各部件参数进行正交试验设计，以总油耗最小为目标优选出最佳的设计方案。对表4中所示的5个控制变量在取值范围内选取多个不同数值，各控制参数的取值水平如下：cs_electric_launch_spd_1o取值范围为[2 m/s,6 m/s]，用D表示，取4个水平[2 m/s，3.5 m/s，5 m/s，6 m/s]；cs_electric_launch_spd_hi取值范围为[6 m/s，12 m/s]，用E表示，取4个水平[6 m/s，8 m/s，10 m/s，12 m/s]；根据发动机的万有特性曲线，为确保发动机在经济区域工作，确定cs_off_trq_frac取值范围为[0.3，0.6]，用F表示，取4个水平[0.3，0.4，0.5，0.6]；cs_min_trq_frac取值范围为[0.3，0.75]，用G表示，取4个水平[0.3，0.45，0.6，0.75]；cs_chg_trq/min(fc_m-ax_trq)范围为[0.1，0.4]，用H表示，取4个水平 [0.1，0.2，0.3，0.4]。

2.3 整车仿真模型的建立

运用Advisor软件进行PHEV建模与仿真。通过在Advisor软件现有单离合器并联混合动力汽车仿真模型基础上，增加一个自动离合器模块，并修改整车和动力系统各部件等模块的仿真参数，建立了插电式双离合器并联混合动力客车仿真模型[6]，如图3所示。

3 插电式混合动力客车参数正交设计

3.1 确定正交试验因素及水平

影响整车燃油经济性和排放的动力系统参数和控制参数共有8个，分别是混合度A、变速器传动比B、主减速器传动比C、车速限值(低SOC时)D、车速限值(高SOC时)E、发动机关闭转矩系数F、发动机最低工作转矩系数G、充电转矩与发动机不同转速下最大输出的最小值之比H。将上述8个因素作为进行正交试验设计的因素，其中A为2水平，B、C为3水平，其余均为4水平的因素。

3.2 参数正交设计及结果分析

根据3.1节所确定的正交试验设计因素及其水平数,选取混合正交表L32(21×32×46) [7]进行正交试验设计。空余的X列可以作为反映随机误差的大小或交互作用，正交设计方案及42个中国典型城市公交循环工况下油耗仿真结果见表5，其中循环工况起始时电池SOC为95%，结束时SOC为25%。

由表5可见,第26号（A2B3C3D2E1F3G3H1）设计方案的油耗45.89 L为最小油耗，但并不是其最优组合。由效应曲线图4可知其最佳方案为A2B2C3D2E1F2G4H1。

上述最佳方案在正交试验表中未列出,由效应曲线图可以看出各控制参数D、E、F、G和H的取值还可以进一步优化，于是在最佳方案中的每一个控制参数取值附近再各取4个值，对控制策略进行第2次正交试验优化。选取D的4个水平为[3.3 m/s，3.5 m/s，3.9 m/s，4.3 m/s]；E的4个水平为[5.8 m/s，6 m/s，6.4 m/s，6.8 m/s]；F的4个水平为[0.37，0.4，0.43，0.46]；G的4个水平为[0.67，0.71，0.75，0.79]；H的4个水平为[0.1，0.12，0.14，0.16]。

选取L16(4)5正交表安排仿真，结果见表6。

第2次正交试验的因素与指标的效应曲线图如图6所示。由表6和图5可以看出，第2次正交试验中各因素的调整对油耗影响不大，且通过效应曲线图可知，其最优组合方案为D4E4F3G4H2，仿真油耗为45.81 L，最终选取参数和优化前参数如下。

4 整车性能仿真分析

（1）采用正交设计优选出的整车动力传动系统参数和控制参数，在中国典型城市公交循环工况下进行燃油经济性仿真, 图6是两个中国典型城市公交循环工况下的仿真结果图。

（2）在42个中国典型城市公交循环工况下动力性和燃油经济性仿真结果见表7，表明其动力性完全满足要求。百公里油耗为18.6 L，与参数优化之前的车型相比(19.7L/100 km)，油耗降低5.58%,燃油消耗有明显降低。

图7―图9所示为42个中国典型城市公交循环工况下电机、发动机工作点分布图和电池SOC变化曲线图。由图7可知，电机的正负转矩工作点主要集中在高效率区域，说明整车动力传动系统参数和控制参数匹配能够很好地满足动力与制动能量回收的需要。由图8可知，发动机工作点主要集中在燃油消耗率比较低的中高负荷区域附近，说明制定的控制策略能使发动机大部分时间工作在高效率区域，提高了汽车的燃油经济性。由图9可知，当电池SOC大于25%时，处于荷电消耗阶段，降到25%时，转入荷电维持阶段。

5 结论

（1）整车动力传动系统参数和控制策略直接影响汽车燃油消耗和排放。根据整车动力性和纯电动里程要求确定了插电式并联混合动力客车动力传动系统的参数设计方案。选取PHEV混合度、变速器传动比、主减速器传动比和整车控制策略参数作为正交设计因素进行正交试验设计，以汽车行驶工况油耗最小为目标，优选出整车动力传动系统参数和控制策略参数的最佳匹配方案。

（2）基于电动汽车仿真分析软件Advisor，建立了插电式并联双离合器混合动力客车仿真模型。采用正交设计优选后的动力传动系统参数和控制策略参数，对整车动力性和燃油经济性进行了仿真分析。结果表明动力系统参数和控制参数优化匹配合理，达到了预期设计目标。在42个中国典型城市公交循环工况下百公里油耗为18.6 L，与参数优化之前的车型相比，油耗降低5.58%。

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Wang Jiaxue，Wang Qingnian，Wu Dong，et al. Power Matching and Simulation for Plug-in Hybrid Electric Bus[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition)，2010，6(40)：1465-1472. (in Chinese)

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