1 应用混合动力城市客车的必要性
　　由于经济和社会的发展及人民生活水平的提高，汽车保有量在快速的增加，其中小汽车的增加占据很大的比例。由于城市客车在运输过程中所占用的人均道路面积远小于轿车，同时道路的增加速度远不及车辆的增加速度，导致城市道路中车流密度加大，车辆平均行使速度减小，车辆的运输效率的提高受阻。基于此情况，我国的交通政策就是优先发展城市公共交通，建设部出台的《建设部关于优先发展城市公共交通的意见》是一个很好的证明。
　　随着能源问题和环保问题的提出，混合动力技术开始逐渐应用于汽车上。据专家们的估计，我国剩余石油可采储量为23亿吨，可供开采14年左右。作为重要化工原料的石油消耗一半以上是机动车的燃料，开发节能车辆和使用替代能源是减缓目前能源压力的主要途径。城市机动车辆的不断增加，所排出的尾气对人类健康和生态环境造成严重的危害，环境问题日益得到人们的关注。
　　应用混合动力技术，城市客车在低车速的工况下运行，发动机能保持在高效率，低排放的工况下运行，避免燃油消耗量过大。
　　2 混合动力简述
　　混合动力电动汽车是同时采用电动机和发动机作为动力来源的双动力系统新型汽车。它通过先进的控制技术，使得两种动力源有机协调，实现最佳能量分配，以实现低能耗、低排放的目的。根据两种动力源的布置类型和连接方式，可以分为串联式、并联式和混联式三种基本型式。
　　由于城市客车总处在于停停走走的道路状况，采用串联式结构可以避免发动机工作点受路面需求功率的影响，使发动机处于高效率低排放的区域工作，因此所要研究的就是串联式混合动力城市客车驱动系统设计的问题。图1为串联式混合动力城市客车的系统布置图。发动机带动发电机发电，电能通过控制器直接送到电动机，电动机产生力矩驱动车轮前进。蓄电池通过控制器的连接处于发电机和电动机的中间，在不同的工作模式下，其能量流动及功率分配的不尽相同。

　　3 混合动力城市客车关键部件的选择
　　3.1 发动机的选择
　　与传统内燃机汽车相似，发动机的功率选择主要受路面需求功率大小所决定。因为发动机所发出的功率先给发电机进而由电动机传输到车轮，尽管是发动机和路面之间毫无联系，但是在确定发动机的大致功率时，路面需求功率大小还是有一定参考意义。
　　根据汽车驱动功率平衡方程式为：

　　其中：uα为车速；ηT为机械效率；G为车轮负荷；N,f为滚动阻力系数；CD为空气阻力系数；A为迎风面积，m2 , i为道路坡度；m为汽车质量，kg，σ为汽车质量换算系数。

　　车速uα的大小应该根据汽车的动力性能要求确定。在实际的行驶过程中，汽车以最高车速的行驶机会比较小，尤其是对于我国城市道路工况。根据相关资料显示，我国城市客车在道路中行驶的平均车速为20-30 km/h，因此可以根据此值来初步确定发动机功率。
　　3.2 蓄电池的选择
　　目前电动汽车或混合动力电动汽车使用比较多的动力电池还是铅酸电池，原因主要是技术成熟和成本低廉。混合动力电动汽车在运行过程中，系统各部分的能量流动不断发生变化，蓄电池也不断进行充电和放电的转换。为了保证蓄电池有较高的充放电效率，电池的荷电状态必须控制在一定的范围。
　　3.3 电动机的选择
　　电动车所用的电动机的基本要求为：在标称转速以下工作时，保持恒扭矩；在标称转速以上工作时，保持恒功率。根据电机学知识：随着电动机扩大恒功率系数（电动机的最高转速和标称转速比值）的增大，转速越低，对应的电动机标称转矩越高。大的电动机扩大恒功率系数是车辆起步加速和稳定运行所必需的，所以为了提高这个系数，有必要选用高速电机。但是选用高速电机对变速装置和主减速器的传动比有较大影响，因此在选择电机的标称转速和最高转速时，应该考虑到这两个方面的因素。以直流电动机为研究对象，功率由混合动力电动汽车的最高车速所决定。
　　4 混合动力城市客车仿真研究
　　4.1 分析软件介绍
　　这里所使用的混合动力电动汽车仿真软件为ADVISOR2002。仿真软件ADVISOR是1994年11月份美国能源部为管理混合动力驱动系统项目而开发的。它在MATLAB/SIMULINK环境下运行，用户可以通过图形操作界面对汽车参数进行修改以及修改其中的源文件对汽车动力性能、燃油经济性和排放性能进行预测。同时用户可以在ADVISOR的平台上建立自己的模型，嵌人到里面去，对该软件里没有的车型进行仿真研究，实现ADVISOR的二次开发工作。在仿真计算过程中，ADVISOR一方面假设汽车满足要求的行驶工况，从后向前推算各个部件的运作情况。而另外一方面，通过驾驶员模型模拟油门开度和制动信号，使得汽车的行驶轨迹尽量和要求的工况需求一致。
　　在ADVISOR2002中，传统内燃机汽车和混合动力电动汽车的SIMULINK框图分别见图2、图3。

　　4.2 部件设计与选型
　　我们以苏州金龙2004年推出的B4系列城市客车为原型，在此基础上进行混合动力各部件的选型和仿真工作。KLQ6116G城市客车的主要性能参数见表1。

　　基于前文所述选型设计原则，混合动力城市客车主要部件参数见表2，循环行驶工况如图4所示。
　　4.3 仿真结果分析

　　通过运行ADVISOR中的相关程序，得到结果见表3。

　　由此结果可知，对混合动力城市客车关键部件的选型设计能够到达规定的要求，在满足原有动力性的基础上充分提高燃油经济性。

　　混合动力城市客车在不同路况下的燃油经济性分析选定四种循环行驶工况，依次为B USRTE、UDDS、1015以及5PEAK。四种路况数据见表4。
　　通过仿真分析，混合动力城市客车的燃油经济性和节油效率见表5。

　　结合路况信息我们对仿真结果进行分析，对于平均车速低，停停走走比较频繁的BUSRTE的工况，节油效果更加明显，这样就验证了串联式混合动力电动汽车更适合于市内运行这一理论。对于车速变化很平缓的5PEAK路况，混合动力带来的节油效果没有前者明显。
　　5 结论
　　通过在原有常规客车的基础上对混合动力城市客车驱动系统进行设计，在满足动力性能的基础上，燃油经济性有了较大的提高，说明设计的合理性。对各种路况下是否运用混合动力技术进行分析，得出路况愈加复杂的情形更适合应用混合动力技术。