新能源插电式混合动力与纯电动客车的概念与使用资料.docx

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新能源插电式混合动力与纯电动客车的概念与使用资料

新能源插电式混合动力与纯电动客车的概念与使用

陈文信 

国家从2013年起就开始推广新能源车，到2015年由于国家发布在5年取消对燃油车补帖，才出现了新能车的一个高潮；根据工信部的统计数据显示，去年国内累计生产新能源汽车37.90万辆，同比增长4倍，其中，纯电动乘用车生产14.28万辆，同比增长3倍；纯电动商用车生产14.79万辆，同比增长8倍，可以用“飞跃性发展”来形容。

最近我到了2个客车厂，看了襄阳公交公司、广东肇庆、广州的公交公司，去了科陆充电桩厂，与几个客车厂、充电桩、电池等厂家的技员以及驾驶员进行了多次交流，从中学习和了解了一些关于电动客车的些知识，下面我谈谈本人对电动客车的看法，仅供大家参考。

一、混合动力客车的概念。

新能源客车根据提供能量源的类型分为混合动力客车和纯电动客车，前者为柴油（天然气）和电能同时作为能量源为车辆提供驱动能量，而后者则仅仅由电能（电容、电池）为车辆提供驱动能量。

混合动力汽车根据发动机是否与驱动轮有直接的机械连接，严格的说是以动力传输路线划分，将其分为串联式、并联式、混联式和插电式四种典型结构，这里主要讲前三种。

1）串联式混合动力客车（SHEV）

串联式混合动力系统一般由内燃机直接带动发电机发电，产生的电能通过控制单元传到电池，再由电池传输给电机转化为动能，最后通过变速机构来驱动汽车。

串联式用我们的俗语来讲就是：

发动机（油、气体机）带发电机发电，所发出的电冲给电池，电池再带电动机驱动汽车。

适用于城市内频繁起步和低速行驶的工况，电池电量满时，发动机不工作，电池电量低于60％时，辅助动力系统起动。

这是最原始的电动汽车，缺点就是由于能量几经转换，使其能量效率较低，同时系统的可靠性也较差，没有什么好的优势。

2）并联式混合动力系统（PHEV）

并联式系统的发动机和电动机共同驱动客车，发动机与电动机分属两条系统，可以分别独立地向客车传动系提供扭矩，在必要时既可以共同驱动又可以单独驱动。

并联式混合动力系统又可以有多种不同的结构形式，常见的有单轴并联和双轴并联。

根据动力合成装置在变速箱的前后又可以分为前置式和后置式。

A、图为后置式

B、并联式混合动力系统结构优点

由于发动机输出的机械能可直接输出到汽车驱动桥，中间没有能量的转换，与串联式布置相比，系统效率较高，燃油消耗也较少；电动机同时也可以作为发电机使用，系统仅有的发动机和电动机两个动力总成，整车质量和成本大大减小。

C、并联式混合动力系统结构缺点

由于发动机与车辆驱动轮之间有直接的机械连接，发动机运行适时地受到客车行驶工况的影响，因此对整车排放工作点的优化不如串联形式好。

为了维持发动机在最佳工作区工作，需要复杂的控制系统。

用我们平常的理解是：

这种模式就是传统燃料车和用电驱动的并用，这两种方式可以独立使用；也就是说不用电驱动，就是传统的燃料车，电动是为辅，其实是用油。

由于对节能没有什么优势，没有充分体现新能源的使用，国家为防止企业挂个电来骗补，所以对生产厂的审批很严格，产量也少。

3）混联式混合动力系统（PSHEV）

混联式混合动力系统是发动机与电动机以机械能叠加的方式驱动客车，但驱动电动机的发电机串联在发动机与电动机之间。

混联式混合动力系统的特点在于发动机和电机驱动系统各有一套机械变速机构，两套机构或通过齿轮系，主流结构采用行星轮式结构结合在一起，从而综合调节发动机与电动机之间的转速关系。

与并联式混合动力系统相比，混联式动力系统可以更加灵活地根据工况来调节发动机的功率输出和电机的运转。

此联结方式系统结构复杂，控制策略也复杂，成本高。

这种模式是混合动力中最节约燃油的，电能的利用是最充分的，但是电控系统最复杂。

 四）三种混合动力模式优劣

总的来说，三种混合动力是燃料客车是过渡车辆型，都配有传统的发动机（油、天然气），就是用油或天然气来发电供电动机驱动车辆，所以车辆的成本增加，而且国家的购车与营运补贴也比纯动电客车大幅减少。

在今后的使用方面，由于都配有传统的发动机，所以后续的维修费用会相对

高。

二、纯电动客车。

纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，它是完全由可充电电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供动力源的汽车。

（一）驱动结构

（1）第一种与传统汽车驱动系统的布置方式一致，带有变速器和离合器。

只是将发动机换成电动机，属于改造型电动汽车。

这种布置可以提高电动汽车的起动转矩，增加低速时电动汽车的后备功率。

（2）第二种取消了离合器和变速器。

优点是可以继续沿用当前发动机汽车中的动力传动装置，只需要一组电动机和逆变器。

（3）第三种布置方式将电动机装到驱动轴上，直接由电动机实现变速和差速转换。

（二）纯电动客车主要核心三大件：

电机、电池、电控。

这里我主要谈谈电机、电池。

1、电机

目前在电动汽车上已应用的和有应用前景的有直流电机、交流感应（异步）电机、永磁无刷电机、开关磁阻电机等。

建议选用永磁无刷电机，它有以下特点：

① 高效节能、功率因数高，低频转矩大、综合节电明显。

②结构简单，便于维护。

③调速精度高。

永磁同步电机的转速完全与频率同步，不受电源电压和负载变化的影响。

2、电池

电池种类繁多，主要包括铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、锂聚合物电池、硫酸铁锂电池、复合锂电电池等。

（1）如何选用电池。

目前电动车电池厂家有微宏、亿伟、杉杉、南都、圣阳、雄韬、中航等主要厂家，在选用电池时有个前题，那就是对车辆的充电方式的选择，我考察了几个用车单位，益阳湘运公司、襄阳交交公司是用慢充，其他的几家运输公司均是用快充。

经过与微宏电池的技术人员交流后，这里我建议慢充用硫酸铁锂电池，快充用复合锂电电池。

（2）选择充电方式与配置电池的容量（kwh）。

1）慢充：

它适应于通程车、校车以及每日行驶里程超过150公的路线公交车辆，单边里程超过30公里的线路，适合配置硫酸铁锂电池；电动汽车的续航里程越长，电池容量越大。

电池配置容量大，所以车辆的成本高。

优点是充电流小，充电器和安装成本低，可以利用夜间低谷充电，降低电价成本，可以对电池深度充电，提升电池充放效率，延长电池寿命。

不足的是充电时间长要2—3个小时，充电站的工作时长，人力成本大，时效性慢。

2）快充：

适合用复合锂电电池，它适应于市内公交（县城）以及单边里程在15--20公里左右的线路，发班间隔在30分钟左右的班线车辆，可以根据实际里程来合理配置，减少电池的配置容量，降低车辆的购车成本。

比如8.5米的公交车辆可配置80kwh（度），比慢充可少配10--20 kwh（度），可节约购成本10万元左右，又可达到国家规定的250公里的等数补贴。

优点是可以快速补电，充电桩设备安装要求和成本高，电流电压高，短时间对电池冲出大，一般补充时间为10—15分钟，时效性好。

不足的地方是长期对电池快充影响电池寿命，充电电价高，电池温度比慢充有所增高。

针对快充的特点，目前很多厂家选用适用于快充的电池材料，我们也可以要求厂家延长电池的质保来确保电池的使用，因为电池是由很多小单元组成，可以单格单元维修。

3）设置电池充放电的合理数值。

我从事过汽车电工，自己也做过铅酸电池电池，所以比较了解电池的特性，电池的过充过放都会对电池产生很大的伤害，合理的设置电池的充放数值可以对电池起保护作用。

因为电池中存在安全冗余，预留部分电量防止电池过充和过度放电。

比如，原来电池容量是在100%，但真正可被使用的大概是80%-90%左右，电量冗余后的数值才是车主真正可使用的电量。

因为在充电过程中，电池不能充的太满，也不能将电量放的太空。

如果每次电池都满充满放，会大大降低其使用寿命；充得太满，一旦充电系统有故障，就有可能因为“过充”而造成安全事故,所以良好的电池管理系统是关键。

（3）电控

电控系统是电动车的大脑，由各个子系统组成，一般包括能量管理系统（电池管理系统）、再生制动管理系统、电机驱动控制系统、电动助力转向控制系统、以及动力总成控制系统。

各个控制系不是简明叠加，而是综合各子系统来控制电动汽车。

三、电动车的必备设备---充电桩

1、充电桩的概念。

充电桩一般分为快充和慢充，前者使用直流电，后者使用交流电。

经过考察和与两个充电厂的技术员交流，目前专业的运输企业适合使用智能大功率直流双枪充电桩，有一体机和分体式两种。

该类机型性能高效低谐波，设备能耗低；模块设计，系统可靠，配置灵活，维修方便，可调可控。

以60台8.5米的纯电动车辆为例，如果用慢冲方式，配比为1比3的配置，也就是说一个冲电桩要承担3台车的冲电任务，要建15--20个充电桩；用直流双双枪快充，只用6—10个桩便可，且工作效率高。

2、合理配置冲电桩的功率（快充桩120kw）。

我们在益阳湘运考察，发现他们的充电桩比较慢，就是因为充电桩配置的充电模块少，只有30kw的功率，一次只能充一台车，需要2—3小时；但在广东的肇庆、佛山、广州公交充电站我们发现全是用大功率的快充模式，肇庆公交的充电桩配置功率为220kw，用双枪一般10—15分钟充满一台公8.5米的交车,当然这与电池的容量有密切的关系，容量小充电时就快，相反则长，所以合理配置冲电桩很重要。

四、电动车的选用

目前随着国家对电动的大力推广，使用电动客车已成为一种趋势，特别是公交类电动车是节能减排的首选车型，而我们在选择用混合动力电动车还对纯电动车时还很纠结，其实两种模式适应于不同的营运工况：

1、混合动力客车上面也分析了它特点，由于配置了传统发动机，它的巡航里程大大优于纯电动模式，但购车成本与营运成本比纯电动要高，且后续的维护成本也要高得多，这里我建议单边营运里程超过三十公里,充电不方便的长线班线可适当选用,因为混合动力购车补贴与今后营运补贴要比纯电模式都减少了很多。

2、纯电动模式由于受电池电量的影响，巡航里程受到限止，但营运成本低，购车和营运补贴比混合动力要高近一倍，是国家大力扶持的对象。

市内公交、通程车、校车是首选，象我们的县内公交与短线的城乡公交班线或发班间隔时间在20—30分钟内的班线最为适合，它可及时补充电量。

3、合理选用车型和配置电池，比如8.5米的纯电动车型，配80kwh（度）电池与配110kwh（度）电池，按每1kwh价格为5000元左右计算，配110kwh电池的购车成本要比80kwh电池的购车成本多15万元。

所以我们要按各条线路的营运里程、路况、运时间以及发班间隔时间来配置电池的容量，不能按我们原有传统的购车概念，统一买一样配置，这里的配置主要讲的是电池的配置合理性和适用性，又可降低车辆成本。

五、电动客车辆的安全问题

我这里讲的安全问题主要是电动车的自然火灾事故，据不完全统计2011年至今，共发生25起新能源汽车着火事件，有16起是纯电动车的，占了64%；5%起混合动客车起火事件，仅2015年全国就有7起纯电动客车、混合动力客车起火自燃事故。

目前推广使用电动车已全面铺开，所以值得我们高度重视和防范。

总之，今后使电动客车已经成为一种趋势，这里我只是把自己看到的、学到的谈谈对电动车的一点看法，用文字表达出来，供大家参考，因为对电动车接触得不是很深，所以不正之处请指正。