城市公交客车作为公共交通的主要组成部分,其节能与环保问题已经成为汽车技术研发的焦点。采用集合串并联构型所有优势,且具有巨大节能潜力的功率分流式混合动力系统是解决该问题的重要途径。根据分流方式的不同,该系统分为输入分流式、输出分流式和复合分流式。只具有一种分流形式的系统称为单模系统,例如丰田的Pruis THS(Toyota Hybrid System)构型。具有两种分流形式的系统称为双模系统,双模系统一般是由适用于低速高负荷的输入分流式和适用于高速巡航工况的复合分流式来实现。与单模系统相比,双模系统具有较宽的高效率工作区,动力性能较好,适用于城市公交客车低速大功率的工况需求和节能环保的生态效益需求。鉴于双模系统在城市公交客车上存在的优势,本文探究了一种功率分流式双模动力耦合机构,基于国内某款典型城市客车,对该系统进行了参数设计、参数优化以及节能潜力研究等。首先,本文对双模系统进行构型分析,利用矩阵法和杠杆法对其动力学关系和机电效率特性进行研究。第二,提出双模系统动力总成参数设计方法。该方法综合考虑基本控制思想、传动效率特性、动力性要求以及模式切换条件等因素。完成参数匹配之后,基于发动机最优控制思想在Matlab/Simulink中建立控制模型,在Cruise仿真软件中建立整车模型,通过联合仿真来验证所匹配参数的合理性。第三,由于系统中的前后行星排特征参数以及控制策略中的逻辑门限值与整车的动力性和经济性密切相关,因此,需要寻找其最优值,使得系统在保证动力性的前提下,能够实现最佳节油。本文以i SIGHT软件为基础平台,将Cruise搭建的整车模型和Matlab/Simulink搭建的控制策略模型集成到i SIGHT的运行环境下,以电量平衡为约束条件,以等效油耗最小为优化目标,采用i SIGHT软件提供的多岛遗传(Multi-Island GA)算法对前后行星排特征参数和控制策略的逻辑门限值进行优化,并对优化的参数进行仿真验证,结果表明系统经济性有一定的提升。第四,为了进一步发挥双模构型的节能优势,需要综合考虑发动机和电机的效率特性,优化能量管理分配方法。本文引入了全局最优能量管理策略中的核心算法:动态规划算法,运用动态规划算法,以客车常用行驶工况——中国典型城市工况为目标循环工况进行全局寻优,根据寻优结果提取发动机的控制规则,将其应用在整车控制策略中,并与Cruise搭建的整车模型进行联合仿真,仿真结果表明,基于动态规划算法的控制策略优化进一步提升了双模构型的节油率。且根据工作点的统计结果表明,该优化方法有效改善了发动机和电机的工作效率。综上所述,本文所探究的构型分析、参数设计、参数优化以及基于动态规划算法的策略优化,对于功率分流式双模系统在客车领域的应用提供了一定的设计理论和优化方法。