科嶺的增程式純電驅動客車方案

2019-11-09 09:40:44 来源: 安顺信息港

科岭的增程式纯电驱动客车方案

2014年5月24日,习近平总书记在上海考察时强调,发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路,要加大研发力度,认真研究市场,用好用活政策,开发适应各种需求的产品,使之成为一个强劲的增长点

近年来,在国家和地方政府政策的引导和支持下,新能源汽车特别是新能源客车成为整个行业发展的一大热点总体来看,尽管我国新能源汽车推广应用起步顺利,但要实现大规模推广应用还存在不少困难,需要政策和市场形成良性的共振而发挥市场的主导作用,“开发适应各种需求的产品”,实现百花齐放、优胜劣汰,是当前促进新能源汽车推广的应有之义作为整个新能源汽车推广的,新能源客车企业进行了积极且富有创新性的探索其中,科岭电动的增程式电动客车方案为加速新能源汽车的普及应用提供了新的解题思路

新能源客车在继续升温

一方面,自去年9月17日科技部等四部委联合发布《关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知》并明确了新能源汽车补贴标准(补贴新政),至今年2月两批40个示范城市或区域共88个具体城市确定,新能源汽车迎来了新一轮爆发期,未来两年仅新能源客车的计划推广量保守估计就高达6万辆同时,自去年年底以来,习近平总书记、李克强总理、马凯副总理等党和均对新能源汽车的发展予以了高度关注,并提出了具体落实要求,新能源汽车被放到了前所未有的重视高度另一方面,在政策的引导和支持下,新能源汽车已经完成了前期市场导入,正在向大规模产业化迈进据交通运输部党组成员、运输司司长刘小明介绍,截至2013年年底,全国新能源公共汽电车已经达到2.2万辆另据统计,今年一季度,我国新能源汽车产销量达6853辆,同比增幅高达120%今年以来,各大车企纷纷加码新能源客车产业链,据已公布的数据显示,国内有关新能源客车产业链上的投资已超过252亿元

而部分先行企业已逐步掌握了一些核心自主技术,为新能源汽车特别是新能源客车的大规模推广提供了有力支撑杜炬和他领导的山东省东营市科岭动力有限公司(以下简称科岭电动)正是突出代表

增程式≠插电式一种更实用的电动化选择

2014年5月14日,科岭增程式纯电驱动城市客车重磅上市(详见本报5月14日6版、8版),甫一亮相便吸引了多方关注不少公交公司的机务负责人以及客车企业的技术人员对科岭电动打出的“一公里1元钱”的广告语议论纷纷,半信半疑

众所周知,新能源汽车市场目前仍是政策主导的市场,如果离开国家和地方政府的财政补贴及税收优惠政策等支持,推广起来仍然面临不少现实困难事实上,在去年9月发布的新能源汽车补贴新政中,已经将新能源汽车的补贴聚焦于插电式混合动力和纯电动汽车因此,国内主流客车企业均将新能源客车的研发重点转向了插电式混合动力和纯电动客车尽管补贴新政中,增程式被纳入插电式混合动力客车类别中也给予补贴,但并没被行业内认为是主流的技术路线从各大主流客车企业去年9月以来推出的新能源客车新品来看,插电式混合动力客车成为主力从今年一季度国内新能源客车市场的表现来看,插电式混合动力客车也成为实际销量的主力

因此,当2013年3月科岭增程式纯电驱动城市客车在沈阳首批下线时,因为其所代表的技术路线被业内认为是“非主流”,当时并未引起太大的轰动此前在客车业,有关增程式的技术路线有好几家主流客车企业都尝试过,但后来是雷声大雨点小,未能在行业内形成气候,显得相对冷门然而,这次科岭电动的重磅上市,尤其是其打出的广告语宣称纯电驱动、11.5米公交车竟然可以将能耗做到一公里1元钱,对行业带来不小震动据了解,目前,客车业内常规11.5米公交车的能耗一般在一公里1.5元以上科岭电动这家名不见经传的客车新军,是如何做到的呢?近日,对其董事长杜炬进行了专访

专访开始前,杜炬首先向展示了一份文件内容是关于河南洛阳将在4A景区内大力推广新能源汽车的文件,其中包括增程式纯电驱动客车

“我对新能源客车经历了从不懂到认知到逐渐上路到逐渐深入的过程”在行业内摸爬滚打十多年的杜炬如是说在他看来,增程式电动车是以电动机为主、发动机为辅工作的汽车,它传到变速箱上的动力完全由电动机提供,故可划入纯电驱动类汽车跟插电式混合动力车的不同在于,增程式电动车的发动机的作用就是发电

杜炬对于增程式技术的观点和中国工程院院士杨裕生的观点不谋而合在今年5月5日的中国电动汽车百人会成立大会上,杨裕生建议百人会高度重视增程式技术发展杨裕生指出,增程式是纯电驱动,与插电式是两种不同类型的原理和结构,增程式电动车电池用量少,不足纯电动车的一半,因而成本较低;电池始终控制于半充半放状态,安全性高,寿命长,油耗低,同时它不像深混车受外国专利束缚,没有如行星式齿轮箱等难加工件,也没有插电式车的大发动机;而且各种动力电池均可用,易于向无补贴过渡尤其是大客车用增程式,更是锦上添花据杨裕生介绍,在国家“863”计划中,增程式大客车今年有2个课题项目将结题

坚定看好增程式的杜炬是学电学专业出身,毕业后初在洛阳摩托车厂工作,不仅对节能减排的感触很深,而且认识到如果企业没有核心技术与产品肯定不行这也坚定了他后来坚持独立自主搞研发的决心1997年,他在日本京都县听了一个有关未来交通中车辆一定是电动车的讲座,很受启发,于是,决定投身电动车的研发基于原有电学知识的积累,并通过钻研及对日本市场的考察,杜炬发现,快速充电不失为一种很好的解决方案于是,1998年,中山电动研究所成立,主要做电动自行车的电池研究,并推出了“电瓶快餐”(Fastfoodforbattery),通过频率的改变,让电池的充电速度大大加快但是,当他想把这种技术应用到客车上时,发现有了瓶颈

“主要的瓶颈在于行政审批上的困难”杜炬说,电动自行车一般用50—100瓦的功率充电,电动小汽车一般是3000瓦的功率充电,那么,客车如果要快速充满电,功率就会加大很多,但大功率的供电点需要国家电审批,很难实现推广普及“从技术上来说,快速充电是可行的,但现实不可行而且,快充不利于电池寿命的延长企业做研发不能用理想的思维,必须寻找现实可行性方案”为此,杜炬对现有各种电动车的技术方案进行了深入分析,通过优缺点的对比,力图寻找一种既能克服现有电限制,又能突破电动汽车技术瓶颈的可行性方案在他看来,这条技术路线必须符合中国国情和社会需要,适应当前发展现状,具备大规模推广的可能

综合成本占优帮助用户算好经济账

杜炬表示,在目前国家政策大力扶持的新能源汽车主流技术路线中,纯电动车必须依赖充电站,而且未来大规模的充电需求对电运行也有压力同时,交通拥堵等意外情况对纯电动车的续驶里程要求非常高,可以说,目前不是多建几座充电站,就能满足纯电动车大规模上路需求的即使如此前热炒的特斯拉,尽管有很多创新,但也同样面临电动车续驶里程、电池寿命制约使其行动范围受限等问题他经过长期研究发现,无论是采用快速充电还是换电池模式,纯电动汽车的技术瓶颈短期内都难以突破,规模推广易导致社会成本巨大、政府负担重等问题,大规模产业化和商业化步履维艰而常规混合动力车从当前的实际应用效果来看,技术系统比较成熟,但大多数车型的节油率偏低,同传统柴油车相比,节油率一般不超过20%,节约的成本与增加的成本之间还难以找到很好的平衡

杜炬认为,有效也简单的解决方案是:在纯电动汽车上增加一个较小功率的内燃机和一个与之匹配的高效发电机构成增程器(APU),在电脑的控制下,根据电池的荷电状态,适时地给电池充电,根除电池在缺电工况下运行的情况,当充电不方便时,可以用燃料发电保证车辆连续运行,同时提高能量利用效率,减少尾气排放量,极大地提高了纯电动汽车的可靠性、实用性、经济性,使纯电驱动汽车产业化成为可能

在采访调查中发现,目前被国家和地方政府大力发展的纯电动大巴却在很多公交公司面前“遭遇了滑铁卢”,难以受到青睐,可谓“理想丰满,现实骨感”据了解,一辆普通的纯电动大巴市场售价大约在200万元,按照国家和地方的补贴政策,用户购买车辆时可以享受100万元的补贴(按照国家和地方补贴1:1的比例),而这个价格仍远远高于普通燃油大巴的购买成本公交公司承担着重要的城市公共交通运营任务,为了满足普通市民的出行需求,公共交通成为一种公众服务,虽然不是公益项目,但却不具备自主盈利空间我国大部分公交公司都依赖财政补贴过日子,数据显示,仅2012年,北京公共交通公用事业的补贴就达170亿元很多公交公司在不具备财力购买售价高昂的纯电动大巴的现实面前,对于购买纯电动客车缺乏积极性自在情理之中而这还未考虑纯电动客车的运营及维护保养问题

“究竟那种技术路线好,还应市场说了算对于用户来讲,经济账必须经得起算”杜炬说,增程式电动客车一可以不依赖充电站,摆脱了当前大规模建设充电站的高资本投入及建站困难;二是在设计上采用增程器,解除了对电池容量的限制;三是增程器的大小与轿车的发动机相当,成本增加不多,且节能率高,使用成本低,从而使增加的成本可以降到用户接受的程度,让用户找到利益平衡点未来,科岭电动车的产量只要超过5000辆时,就可以使增程器的成本进一步降低,从而做到即使在没有政策补贴的情况下,也能与传统燃料车的价格相当而综合使用成本更低,且大幅度减少汽车废气排放,优化城市空气环境

据介绍,在位于北京的交通运输部公路交通试验场,科岭增程式纯电驱动客车正在做检测一公里1元钱,正是源于综合检测数据以及此前在沈阳的实地对比测试11.5米公交车,总质量达18吨,采用LNG动力的增程器,在试验场各种路面条件下,平均每百公里燃料费加上电费的成本不超过100元,公交工况下的节油率不低于50%,纯电动公交工况下续驶里程不少于150公里,在配备100升油箱或150升气罐情况下,一次充电加燃料行驶里程可达到500公里以上而因为增程式电动车的增程器要比传统柴油车的发动机小得多,相应的维修保养费用也会大幅度降低

国务院发展研究中心原党组书记、副主任,中国电动汽车百人会理事长陈清泰表示,现在电动车技术路线还有多种选择,知识产权技术专利的壁垒尚未形成,国际标准在制定,商业模式有待开发,规模化生产正在酝酿,竞争格局不明朗,这一切为后发国家,特别是企业提供了技术追赶的机会,是后起者进入的时间点

恒温平台控制让电动汽车更可靠

2014年5月11日,广东深圳遭遇2008年以来降雨,多条公交线路停运其中,停驶的新能源公交车占到了深圳所有新能源公交车的七成该事件将电动汽车的电池与电气化系统的合理布局问题凸显出来据了解,目前电池主要有上中下三种布局,各有优劣电池放置在顶部能避免涉水,但重心为不稳,维修也不方便;放置在中部,涉水深度虽较高,但如果作为公交车,需要占用较多乘坐空间;放置在底部,涉水深度较低,重心却稳,维修时拆卸也为方便

杜炬表示,深圳大雨停运暴露出一些新能源公交车在设计上存在缺陷,而科岭增程式电动公交车在设计之初就进行了充分而全面地考虑,将电池箱放置在整车环境相对的客厢内,而且控制器、发电机等关键部件也都放置在客车后部1.7米高位,在遇到像深圳这样的路面积水时公交车辆都可以安全可靠地运行不仅如此,科岭电动的电池箱还采用铝合金全封闭设计,内装绝缘、防火的液体,这种设计的好处在于,一方面不会有气体排出,另一方面,使电池温度控制在5至35摄氏度之间,这是电池正常工作的温度,使电池不易升温,从而消除了起火和爆炸的隐患;北方地区冬天气温较低,电池箱里的自动加热系统会在电池温度低于5摄氏度时自动给电池加热电池布置在客厢内也可以更好地预防外部撞击

“我们的增程式电动客车的特点就是将所有动力部件都建立在恒温系统平台之上,通过强制温度控制方式,充分保证电池、电器的工作温度环境,让所有功率器件都工作在可控的温度平台上,使车辆运行的可靠性大幅提高”杜炬说,锂电池对工作环境的要求很高,甚至可以用“娇生惯养”来形容据三星、LG、东芝等全球知名公司对锂电池的测试结果显示,充电的温度在0至45摄氏度之间,放电的温度是-20至60摄氏度之间而在实际运营环境中,我国东北局部地区的冬季温要低于零下30摄氏度,在夏季,我国很多地方的气温较高,地表温度往往超过60摄氏度而如果电池不能在合适的温度区间工作,不仅充放电会受影响,从而影响电池使用寿命,而且容易导致电池内阻升高,引发着火等安全事故科岭电动通过改变行业目前普遍采用的风冷为水冷降温方式,且加装自动加热装置,使车辆的电动系统在炎热天气和严寒环境下均能正常工作“尽管采用铝合金电池箱,改风冷为水冷,成本略有提高,但这种设计理念的转变却保证了整车的稳定性和可靠性”杜炬说

此外,“通过增程器及电池管理系统(BMS),可以对每一节电池都实现有效控制,并对电池电量设置上限与下限值,当电池电量低于30%时,增程器会自动及时补充电能,确保电池组始终工作在区域内,这样,就解决了电池的健康使用问题”杜炬表示

开启用户主导模式多方合力促推广落地

众所周知,对于新能源电动公交车而言,核心中的核心是电池据了解,尽管不少客车企业此前已在增程式电动客车方面进行了富有成效的探索,但是,如何确保电池组中的每一块电池都能始终工作在状态,是一道难题科岭电动找到了行之有效的解决方案

“2001年2月6日,我记得很清楚,是正月初八,节后上班天,因为美国通用也在同一天申请增程式电动车的专利”杜炬说,在增程式电动客车方面,科岭电动拥有自主核心技术和完全独立自主的知识产权,具有国家发明专利技术的交流永磁同步发电机及CAN总线系统以及智能管理系统能有效地实现整车系统效率化,提高能量转化和利用效率增程式电动车对电池的依赖程度变得没有纯电动车那么高,非常适应当前电池性能还没有突破瓶颈的现状增程式电动车在行驶中,发电机会给电池充电,电池始终运行在“半充”与“半放”状态之间这种运行状态下,电池内阻小,发热量小,安全有保障,循环寿命长;同时,还可以简化电源管理系统,可以采用相对廉价的铅酸电池,淡化了电池生产一致性的问题“增程式电动车是新一代电池投用前的车种”杨裕生如是说

杜炬建议,对于新能源汽车推广,国家应加强政策落实督查,成立专门的新能源汽车管理机构和科研机构,设立电动汽车学科,成立国家电动汽车研究院,并加强国际合作他希望行业内有更多的企业能加入到增程式电动客车的研发和推广中来,这样利于从技术、管理、服务等全方位促进增程式电动客车的产业化同时,他也建议,国家补贴应根据节能率和减排率来划定,让市场来选择合适的技术路线和产品,使政府引导与用户意愿统一起来

杜炬认为,城市公交的管理职能归口到交通运输部,对于从用户层面来推进新能源公交车的普及具有重大意义,希望未来能出台更多行之有效的办法与措施来助推新能源客车的推广而就在中国电动汽车百人会成立大会上,刘小明代表交通运输部部长杨传堂发言时表示,今后,交通运输部将进一步密切关注新能源车辆技术发展和趋势,积极配合相关部委研究完善支持政策,为新能源汽车推广应用提供技术支持和政策保障同时,实施开展推广应用新能源车辆试点工程,以“公交都市”创建活动为平台,选择好创建城市分批开展新能源车辆推广应用试点工作,逐步提高新能源车辆在城市公交、出租汽车、中短途客运中的应用比例新能源客车推广真正“落地”前景可期

在杜炬位于北京东三环的办公室里,有一个牌匾上写着“绿福天下”四个大字“这么多年的研究和实践,我的感悟是增程式纯电驱动是破解新能源汽车推广难的解决方案,增程式电动汽车是容易产业化的新能源汽车希望科岭增程式纯电动客车能够成为城市交通一道亮丽的绿色风景线,造福全社会”杜炬说

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