我国客车用混合动力系统经过数十年的发展取得了较大的进步,目前节油率突出的构型有:双电机同轴串并联系统、双电机同轴变速箱串并联系统。但上述构型同时存在成本高的瓶颈,面对日益严格的能耗和排放法规,开发性能优越、成本低廉的混合动力总成已成为后补贴时代行业发展的迫切需求。本文依托于国家863重大科技攻关项目“深度混合动力客车产业化与动力系统平台建设”,基于客车用双行星排深度混合动力系统(CATARC Bus Hybrid System,CBHS),对其构型设计、动态协调控制和能量管理优化等核心技术问题开展了深入研究,具体内容如下:分析了行星排功率分流式混合动力系统的工作原理和技术特点。依据城市客车的运行工况特征,通过双行星排混合动力系统构型分析与参数优化,发展和完善了适用于城市客车的双行星排深度混合动力系统新构型。搭建了CBHS整车仿真模型。基于混合动力汽车建模方法与原理,在Matlab/Simulink环境下开发了由驾驶员、整车动力学和CBHS部件等模型组成的前向仿真系统,并对CBHS设计方案的可行性进行了仿真验证。提出了CBHS系统动态协调控制解决方案。利用面向模式切换的CBHS动态过程动力学模型分析了车辆模式切换冲击产生的机理。基于CBHS系统双行星排传动机构转矩强耦合特性,构建了发动机转矩非线性观测器估计模型,并提出了车辆冲击度约束条件下基于规则查表和模型预测融合控制的CBHS动态协调策略。搭建动态协调控制仿真平台,对比仿真了不同控制策略下发动机起停过程转矩动态协调和整车冲击度抑制效果,验证了本文所提出动态协调控制策略的有效性。提出了基于工况识别的变参数整车能量管理优化控制策略。利用主成分分析和模糊c均值聚类构建了中国城市客车综合工况和三种基准工况;提出改进粒子群算法获取了各基准工况的最优控制参数;基于相关向量机实现了运行工况的在线识别和变参数控制,综合工况油耗仿真结果比基于规则的定参数策略低3.8%。搭建硬件在环实时仿真平台验证了本文提出的动态协调控制和能量管理策略的实时性。对搭载CBHS的混合动力客车进行了实际公交线路测试,结果表明:CBHS性能满足车辆行驶要求,动态协调控制策略显著提高了车辆驾驶性,能量管理优化控制策略实现了较高的燃油经济性。