基本內容
電動客車是指以車載電源為動力,
選配合適的車載蓄電池或電纜供電設備提供電能驅動行駛的客車。電動客車具備良好動力性能、持續行駛里程達500公里、電池使用壽命長(兩年以上)而且成本較低、與整車的配備良好。符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。電動客車是國家863計畫提出新一代電動汽車技術作為我國汽車科技創新的主攻方向,計畫在“十一五”期間,以電動汽車的產業化技術平台為工作重點,力爭取得重大突破,搶占新一代電動汽車產業技術制高點,實現交通能源結構的多元化,維護國家能源安全,減輕汽車排放污染,保障社會可持續發展,提高我國汽車工業的自主創新能力,實現汽車工業的跨越式發展。
特點
無污染,噪聲低
電動客車無內燃機汽車工作時產生的廢氣,不產生排氣污染,對環境保護和空氣的潔淨是十分有益的,有"零污染"的美稱。眾所周知,內燃機汽車廢氣中的CO、HC及NOX、微粒、臭
氣等污染物形成酸雨酸霧及光化學煙霧。
電動客車無內燃機產生的噪聲,電動機的噪聲也較內燃機小。噪聲對人的聽覺、神經、心血管、消化、內分泌、免疫系統也是有危害的。但是,使用電動汽車並非絕對無污染,例如使用鉛酸蓄電池做動力源,製造、使用中要接觸到鉛,充電時產生酸氣,會造成一定的污染。蓄電池充電所用的電力,在用煤炭作燃料時會產生CO、SO2、粉塵等。但它的污染較內燃機的廢氣要輕得多。更何況隨著技術得發展,可以用其他電池做電動汽車的電源,如發展水電、核電、太陽能充電。
能源效率高,多樣化
電動客車的研究表明,其能源效率已超過汽油機汽車,特別是在城市運行
,汽車走走停停,行駛速度不高,電動汽車更加適宜。電動汽車停止時不消耗電量,在制動過程中,電動機可自動轉化為發電機,實現制動減速時能量的再利用。
另一方面,電動客車的套用可有效地減少對石油資源的依賴,可將有限的石油用於更重要的方面。向蓄電池充電的電力可以由煤炭、天然氣、水力、核能、太陽能、風力、潮汐等能源轉化。除此之外,如果夜間向蓄電池充電,還可以避開用電高峰,有利於電網均衡負荷,減少費用。
結構簡單,使用維修方便
電動客車較內燃機客車結構簡單,運轉、傳動部件少,維修保養工作量小,當採用交流感應電動機時,電機無需保養維護,更重要的是電動客車易操縱。
動力電源使用成本高,續駛里程短
電動客車尚不如內燃機汽車技術完善,尤其是動力電源(電池)的壽命短,使用成本高。電池的儲能量小,一次充電後行駛里程不理想,電動車的價格較貴。但從發展的角度看,隨著科技的進步,投入相應的人力物力,電動汽車的問題會逐步得到解決。揚長避短,電動汽車會逐漸普及,其價格和使用成本必然會降低。
電動客車的缺點
電動客車的困難是蓄電池單位重量儲存的能量太少,還因電動車的電池較貴,又沒形成經濟規模,故購買價格較貴,至於使用成本,有些試用結果比汽車貴,有些結果僅為汽車的1/3,這主要取決於電池的壽命及當地的油、電價格。
電池是電動汽車發展的首要關鍵,要想在較大範圍內套用電動汽車,要依*先進的蓄電池經過10多年的篩選,普遍看好的氫鎳電池,鋰離子和鋰聚合物電池。氫鎳電池單位重量儲存能量比鉛酸電池多一倍,其它性能也都優於鉛酸電池。但價格為鉛酸電池的4-5倍,正在大力攻關讓它降下來。鋰是最輕、化學特性十分活潑的金屬,鋰離子電池單位重量儲能為鉛酸電池的3倍,鋰聚合物電池為4倍,而且鋰資源較豐富,價格也不很貴,是很有希望的電池。我國在鎳氫電池和鋰離子電池的產業化開發方面均取得了快速的發展。電動汽車其他有關的技術都有巨大的進步,如:交流感應電機及其控制,稀土永磁無刷電機及其控制,電池和整車能量管理系統,智慧型及快速充電技術,低阻力輪胎,輕量和低風阻車身,制動能量回收等等,這些技術的進步使電動汽車日見完善和走向實用化。我國大城市的大氣污染已不能忽視,汽車排放是主要污染源之一,我國已有10個城市被列入全球大氣污染最嚴重的20個城市之中。我國現今人均汽車是每1000人平均10輛汽車,但石油資源不足,每年已進口幾千萬噸石油,隨著經濟的發展,假如我國人均汽車持有量達到全球水平---每1000人有110輛汽車,我國汽車持有量將成10倍地增加,石油進口就成為大問題。因此在我國研究發展電動汽車不是一個臨時的短期措施,而是意義重大的、長遠的戰略考慮。
電動客車的優點
它本身不排放污染大氣的有害氣體,即使按所耗電量換算為發電廠的排放,除硫和微粒外,其它污染物也顯著減少,由於電廠大多建於遠離人口密集的城市,對人類傷害較少,而且電廠是固定不動的,集中的排放,清除各種有害排放物較容易,也已有了相關技術。由於電力可以從多種一次能源獲得,如煤、核能、水力等,解除人們對石油資源日漸枯竭的擔心。電動汽車還可以充分利用晚間用電低谷時富餘的電力充電,使發電設備日夜都能充分利用,大大提高其經濟效益。有些研究表明,同樣的原油經過粗煉,送至電廠發電,經充入電池,再由電池驅動汽車,其能量利用效率比經過精煉變為汽油,再經汽油機驅動汽車高,因此有利於節約能源和減少二氧化碳的排量,正是這些優點,使電動汽車的研究和套用成為汽車工業的一個"熱點"。
燃料電池電動客車
燃料電池是把燃料中的化學能直接轉化為電能的能量轉化裝置,它從外表上看有正負極和電解質等,像一個蓄電池,但實質上它不能"儲電"而是一個"發電廠"。燃料電池也有多種類型,經過多年的探索,最有望用於汽車的是質子交換膜燃料電池。它的工作原理是:將氫氣送到負極,經過催化劑(鉑)的作 用,氫原子中兩個電子被分離出來,這兩個電子在正極的吸引下,經外部電路產生電流,失去電子的氫離子(質子)可穿過質子交換膜(即固體電解質),在正極與氧原子和電子重新結合為水。由於氧可以從空氣中獲得,只要不斷給負極供應氫,並及時把水(蒸汽)帶走,燃料電池就可以不斷地提供電能。
燃料電池的優點是:
1、能量轉化效率高。燃料電池的能量轉換效率可高達60-80%,為內燃機的2-3倍。
2、不污染環境。燃料電池的燃料是氫和氧,生成物是清潔的水,它本身工作不產生C O和 C O2,也沒有硫和微粒排出,沒有高溫反應,也不產生 N OX。如果使用車載的甲醇重整催化器供給氫氣,僅會產生微量的 C O和較少的 C O2。
3、壽命長。燃料電池本身工作沒有噪聲,沒有運動性,沒有振動,其電極僅作為化學反應的場所和導電的通道,本身不參與化學反應,沒有損耗,壽命長。
經90年代的研究,燃料電池在汽車上的套用已取得重大進展質子交換膜電池(簡稱 P EM燃料電池)功率密度已大大提高。1990年時每公升體積可產生140W電力,1995年提高至1000W。每公斤重量也從100多瓦提高到幾百瓦最高可達700W。2001年每公斤體積已提高到2200W。質子交換膜的價格下降到540美元/ cm2,工作壽命可長達57000h。質子交換膜燃 料電池工作溫度為80℃。用於催化的鉑的用 量大大下降,過去用量是5mg /cm2,一輛汽車 燃料電池光鉑就要3萬美元,比整個汽車還貴現在已下降到0.4mg /cm2,近日報導已有 做到0.25mg/cm2,甚至0.10mg/cm2。燃料電池的核心部件反應堆的能量轉換效率,加拿大巴拉德公司已達到總速時為60%,滿負荷時為40%。德國在額定負荷時為59%,20%額定負荷時為69%。各種供給氫氣的方法:高壓儲氫瓶、液化氫儲存器、金屬儲氫技術都有明顯進步,從甲醇和汽油經重整器獲得高密度氫氣的技術有很大進步,為利用現有加油站"加油"而保持汽車長距離行駛提供可能,尤其是從甲醇獲取氫得到更多的重視,因為它的重整工作溫度較低,耗能較少,伴生的 C O等副產品較少。 P EM燃料電池要在性能及價格方面達到與內燃機汽車有競爭力的水平還有大量的工作要做,特別是價格方面,20世紀80年代時燃料電池每千瓦功率的價格為1500-2000美元,預計本世紀末可達到500-600美元,也就是說一輛功率為50kw的汽車,光燃料電池的價格仍需25000-3000美元,為了降低價格,正在大力研究新材料(如新的質子交換膜,新的催化材料及技術等)、新結構、新工藝和新技術。2000年巴拉德公司開發出最新一代燃料電池 MK900,2001年MK902,並已建成年產1萬個電池的生產線。
混合動力電動客車
複合動力電動客車(亦稱混合動力電動汽車)是指車上裝有兩個以上動力源,包括有電機驅動,符合汽車道路交通、安全法規的汽車,車載動力源有多種:蓄電池、燃料電池、太陽能電池、內燃機車的發電機組,當前複合動力電動汽車一般是指內燃機車發電機,再加上蓄電池的電動汽車。
複合動力電動客車的優點是:
1、採用複合動力後可按平均需用的功率來確定內燃機的最大功率,此時處於油耗低、污染少的最優工況下工作。需要大功率內燃機功率不足時,由電池來補充;負荷少時,富餘的功率可發電給電池充電,由於內燃機可持續工作,電池又可以不斷得到充電,故其行程和普通汽車一樣。
2、因為有了電池,可以十分方便地回收制動時、下坡時、怠速時的能量。
3、在繁華市區,可關停內燃機,由電池單獨驅動,實現"零"排放。
4、有了內燃機可以十分方便地解決耗能大的空調、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題。
5、可以利用現有的加油站加油,不必再投資。6、可讓電池保持在良好的工作狀態,不發生過充、過放,延長其使用壽命,降低成本。
複合動力電動汽車有兩種基本的工作方式,即串聯式、並聯式和串並聯(或稱混聯)式。複合動力驅動汽車的缺點是:有兩套動力,再加上兩套動力的管理控制系統,結構複雜,技術較難,價格較高。由於"新一代汽車夥伴合作"( P NGV)計畫的推動美國三大汽車公司對各種單元技術及其不同組織進行成百種方案的篩選、比較,認為採用複合動力是實現中級轎車百公里3升油耗的可行方案因此而受到更大的關注。經過多年研究,混合動力電動汽車已開發出一些成功的例子。日本豐田汽車公司1997年12月宣布將複合動力電動轎車 P rius投入小批量商業化生產,該車自重1515kg,裝用頂置凸輪軸四缸,1500cc排量汽油機,最大功率42.6kW/4600r/min,帶永磁無刷發電機,驅動電機亦為永磁無刷的額定功率30kW,採用氫鎳電池,實現串並聯控制方式,百公里油耗為3.4L,比原汽油車減少了一半, C O2排量也相應減少了一半, C O、 HC、NOX僅為現行法規允許值的10%,售價每輛216萬日元(約15000美元)。 美國克萊斯勒汽車公司1998年2月在底特律展出第二代道奇無畏 E SX2型複合動力電動轎車,該車裝用1500cc排量直噴柴油機帶發電機,採用鉛酸電池,交流感應電機驅動,鋁車架,複合材料車身,自重1022kg,百公里油耗降至3.4L。2000年通用,福特,戴姆勒.克萊斯勒已開發出100公里油耗已達到3升汽油或接近3升汽車的樣車,只是價格仍較貴。
維修保養
充電機及Dc/Dc變換器常見故障有:輸入欠壓/輸入過壓,輸出欠壓/輸出過壓,輸出未接電池,過溫,短路,正負極反接。其處理需到專業電動汽車維護站,視情況需要維修或更換。
動力電池異常斷開情況可能由於:絕緣檢測電路故障,需要更換Bms主控盒;絕緣阻抗過低,就需要檢查高壓線束絕緣狀況,檢查中控盒絕緣狀況;動力電纜母線折斷,需要及時更換動力電纜;高壓繼電器不吸合,就需要及時更換高壓繼電器;熔斷器熔斷,需適時更換;Bms故障,需更換Bms主控盒。
動力電池不能正常斷開時,可能由於高壓繼電器粘連,需要更換高壓繼電器。
單體電池電壓的問題,過高,過低及各種不均衡表現,可能由於單體電池受損,也可能由於單體電池連線條松接或鬆脫。若是電池單體受損便需到電動汽車維護站維修或更換,若是連線條問題,則需及時緊固單體間連線。
電池包溫度異常情況檢驗:電池包溫度過高,可能由於冷卻風扇或溫度感測器故障所致,應檢查車輛後部風扇及溫度感測器並及時更換;電池包溫度過低可能由於周遭氣溫過低或溫度感測器故障,處理需要開啟電池加熱裝置進行加熱,並適時檢查更換溫度感測器;電池包溫度不均衡時,可能由於電池箱間連線風管鬆脫,需要及時緊固連線風管。
Soc異常。Soc過高或過低時,可能由於Soc顯示異常或動力電池電量過飽或過少,這就需要及時檢查更換顯示屏或Bms主控盒,及時檢查並對動力電池進行充放電處理。
電流顯示異常,可能由於電流感測器或者顯示屏以及Bms傳送數據故障所致,處理需要及時檢查維修,並據需要更換相關配件。
空調異常,原因多半由於高壓繼電器不能吸合所致,其可參照動力電池異常斷開方法處理即可。
車輛及其暖風設備不能正常啟動時,可能由於高壓繼電器不能吸合造成Dc/Dc變換器不能正常工作造成,其處理方式參照動力電池異常斷開處理方法處理即可。
發展前景
一、 混合動力汽車熱的背景
隨著世界人口和經濟的增長,對能源的需求量也不斷增多。一方面是石化能源的不可再生,一方面是消耗量的不斷增大。以目前的發展速度,根據國際上通行的能源預測,地球上的石油、天然氣和煤能供人類開採的年限,分別只有40年、60年和220年。世界能源短缺常常引起國家衝突和戰爭,溫室氣體排放導致了大量氣候性災難,環境污染直接影響人類的生存質量,能源和環境問題促使各國研究開發新能源和節能、環保產品。
交通工具的能量消耗量占世界總能源消費的40%,汽車的能源消耗量約占1/4,面對節能和環保的巨大壓力,伴隨高新技術的發展,世界各國紛紛開發新能源汽車、節能環保型汽車。中國年產汽車近600萬輛,已經是世界第二汽車生產大國,並且年增長速度達到了25%以上。據國務院發展研究中心產業部預測,到2010和2020年,我國汽車的燃油需求分別為1.38億噸和2.56億噸,為當年全國石油總需求的43%和57%,汽車將要“吃”掉一半左右的自產、進口石油。我國的石油對外依存度已經超過30%,據預測,我國新增的石油需求將越來越多地依賴進口,能源缺口越來越大。因此,中國汽車能源應該納入國家安全戰略高度來考慮,為此,國家在“九五”、“十五”規劃都安排了“863”電動車項目,“十一五”計畫安排了“863”節能與新能源汽車項目。
在“十五”期間,“863”電動汽車重大專項以燃料電池汽車、混合動力電動汽車、純電動汽車三種車型為“三縱”,多能源動力總成控制系統、驅動電機、動力蓄電池三種共性技術為“三橫”的“三縱三橫”組織模式,建立了布局合理、機制靈活的研發體系。在2005年末,“863”電動汽車重大專項全部驗收合格,對電動汽車的研究取得了階段性成果,三種類型電動汽車的技術經濟特徵和缺點比較如下:
表1 EV、HEV、FC與傳統汽車技術經濟特性的比較
| 傳統汽車 | 純電動汽車 EV | 燃料電池 電動車FC | 混合動力電動汽車 HEV |
氣體排放 | 100 | 0 | | 46-60 |
燃油消耗 | 100 | 0 | 0 | 40-60 |
續駛里程 | 中 | 很短 | 短 | 長 |
電池壽命 | | 1~2年 | >5 年 | >5 年 |
加油站改造 | | 100 | 100 | 0 |
成本 | 100 | 1000 | >1000 | 130 |
性能 | 100 | 50 | 50 | 90 |
技術成熟度 | 成熟 | 成熟 | 不成熟 | 成熟 |
表2 電動汽車優缺點一覽表
| 優 點 | 缺 點 |
純電動汽車 EV | 1、不消耗石油資源 2、零排放 3、平穩、低噪聲、震動小 4、操作簡單 5、制動摩擦小 | 1、價格高 2、續駛里程少 3、車身重量重 4、電池壽命短 |
燃料電池 電動車FC | 1、 能量轉換 高(是普通汽車的2~3倍) 2、污染小 3、噪聲低 4、運動部件少 | 1、生產成本高,是普通汽車的10倍以上 2、總體安全性差 3、瞬時回響特性差 4、大批量生產技術不成熟 5、壽命短 6、重量重 |
混合動力電動汽車 HEV | 1、基礎設施不改變 2、技術性能相對成熟 3、污染小 4、噪聲低 5、操作簡單 6、成本稍高,但 | 1、成本是傳統汽車的1.3倍 2、電池的耐用性、使用壽命有待提高 |
經過比較,混合動力汽車在現階段最具優勢,其次是純電動汽車,最後是燃料電池汽車。
二、 混合動力客車發展現狀
中國是人口大國,政府鼓勵優先發展公共運輸車輛,以提高運輸效率和解決交通擁擠問題,而混合動力汽車的節能、環保優勢在城市裡表現最突出,因此,發展混合動力電動客車成為電動汽車的第一個突破口。在行業達成共識,混合動力電動客車的研究與產業化如火如荼。下面簡要介紹混合動力電動客車的發展情況。
東風汽車公司繼承“九五”電動汽車研究成果,從2000年開始研究混合動力客車和轎車,並獲得了“十五”國家科技部“863”計畫的混合動力客車和轎車兩個課題,為了促進和支持這兩個項目的研究及今後向產業化方向發展,2001年成立了東風電動車輛股份有限公司,在省市政府的大力推動下,2003年7月成立了武漢電動汽車示範運營有限公司。在2003年11月,東風混合動力公車走出了實驗室,成為武漢市民日常出行的交通工具,6台混合動力公交樣車在武漢510路公交線投放,與傳統的燃油公車共同運營,進行各項指標對比。2005年12月,首批下線的15台東風混合動力電動公車交付給示範運營公司,在國內首次實現混合動力電動汽車商業化銷售。在2005年底武漢市開通了599路公交線路,成為路國內首條混合動力綠色公交專線,標誌著我國自行研製的混合動力公車正式進入商業運營。一汽汽車集團經過近三年的苦心研製,於2005年12月在一汽無錫汽車廠駛下裝配線。
混合動力客車要真正實現商業化銷售,必須通過國家公告。可喜的是,2006年2月,東風汽車公司和一汽汽車集團研製的混合動力客車通過了國家公告,從而掃除了商業化障礙。
在“十五”期間,自行研製混合動力客車的公司還有幾家,如深圳五洲龍、上海汽車集團、長沙聯合等公司,開始介入混合動力客車的公司如雨後春筍,宇通、金龍、福田、申龍等公司紛紛展出了樣車。
在技術方面,基本採用並聯式結構、鎳氫電池、機電一體化驅動系統,實現的功能還比較簡單,四工況節油效果在30%左右,城市工況在15%左右,如果設計不合理,不一定能節油,甚至會更加費油。混合動力客車主要進行了以下幾項關鍵技術的研究:
1、整車總體方案設計。主要有動力總成組件規格的選定、整車總體布置,考慮的專項因素有:整車質量分布、整車熱管理、電動附屬檔案的配置、能量回收率與制動平順性的平衡、電磁兼容性和電磁騷擾、振動和噪聲、信號採集和傳輸、高壓電安全管理、故障檢測、警報及安全運行模式設計等。
2、機電耦合方案設計。耦合方式能實現的工作模式有:主電機驅動、ISG起動發動機、發動機驅動、發動機與主電機聯合驅動、發動機驅動(帶ISG發電)、發動機帶ISG發電(主電機驅動)、發動機驅動(帶主電機發電)、發動機驅動(帶主電機和ISG發電)、制動時主電機發電、駐車時發動機帶ISG發電、駐車時發動機帶主電機發電等。
3、整車控制策略。整車控制策略要綜合考慮動力性、經濟性和駕駛性,重點應考慮使動力總成的工作效率最最佳化。
4、強電安全系統方案。混合動力汽車一般採用336V的高壓電源系統,實際工作電壓可達450V以上,國外最新混合動力汽車的電壓已經用到了650V,強電安全成為重要的研究內容。
5、整車輕量化設計。混合動力汽車對能源消耗和環境保護的要求更加迫切,減輕重量的作用格外重要。輕量化設計的主要方法有:採用新材料、集成化設計、採用新的控制原理、精簡功能、採用新結構等。
6、制動能量回饋。在保證制動安全的前提下使能量回饋的效率最大化,在對制動能量回饋系統進行建模與仿真的基礎上,實現ABS系統與制動能量回收的合理分配,並保證制動效能。
7、整車通訊方式。採用整車控制器來協調發動機控制器、電機控制器、電池管理系統、AMT控制器等需要涉及大量的信號採集、傳輸與處理。
8、多能源動力總成和整車試驗技術。
三、 試驗條件和技術標準
完成了混合動力汽車專用的多能源動力總成台架、電機試驗台架和電池包性能測試試驗室的建設,襄樊質檢中心完善了混合動力整車試驗設施,基本能夠完成研發和公告所需試驗。正在建設的試驗設施有大型混合動力鏈試驗台、電磁兼容性試驗室、AMT試驗台等。其它各客車公司和試驗場也在逐步完善試驗設施。
電動汽車現階段的主要標準如下:
序號 | 標準名稱 | 標準號 |
1 | 電動道路車輛用 鉛酸蓄電池 | GB/T 18332.1-2001 |
2 | 電動道路車輛用 金屬氫化物 鎳氫蓄電池 | GB/T 18332.2-2001 |
3 | 電動道路車輛用鋰離子 蓄電池 | GB/T18333.1-2001 |
4 | 電動道路車輛用 鋅空氣蓄電池 | GB/T18333.2-2001 |
5.1 | 車載 儲能 裝置 | GB18384.1 |
5.2 | 功能安全和故障保護 | GB18384.2 |
5.3 | 人員觸電防護 | GB18384.3 |
6 | 電動車輛的電磁場 輻射強度 的限值和測量方法 | GB/T 18387-2001 |
7 | 電動汽車 定型試驗規程 | GB/T 18388-2001 |
8 | 電動車輛傳導充電系統一般要求 | GB/T18487.1-2001 |
9 | 電動車輛傳導充電系統 電動車輛與交流/ 直流電源 的連線要求 | GB/T18487.2-2001 |
10 | 電動車輛傳導充電系統 電動車輛交流/ 直流充電機 (站) | GB/T18487.3-2001 |
11 | 電動汽車用電機及其控制器技術條件 | GB/T 18488.1-2001 |
12 | 電動汽車用電機及其控制器試驗方法 | GB/T 18488.2-2001 |
13 | 汽車電氣設備基本技術條件 | QC/T |
14 | 用於保護車載接收機的無線電騷擾特性的限值和測量方法 | GB18655-2002 |
15 | 混合動力電動汽車 定型試驗規程 | GB/T19750-2005 |
16 | 混合動力電動汽車 安全要求 | GB/T19751-2005 |
17 | 混合動力電動汽車 動力性能 試驗方法 | GB/T19752-2005 |
18 | 輕型 混合動力電動汽車 能力消耗量 試驗方法 | GB/T19753-2005 |
19 | 重型 混合動力電動汽車 能量消耗量 試驗方法 | GB/T19754-2005 |
20 | 輕型混合動力電動汽車 污染物排放 試驗方法 | GB/T19755-2005 |
21 | 電動汽車 動力性 試驗方法 | GB/T 18385-2005 |
22 | 電動汽車用儀表 | GB/T 19386-2005 |
23 | 電動汽車操縱件、指示器及信號裝置的標誌 | GB/T4094.2-2005 |
24 | 電動汽車 能量消耗率和續駛里程 試驗方法 | GB/T 18386-2001 |
四、 市場前景分析
在傳統汽車向電動汽車的過渡時期,混合動力汽車一方面能夠環保、節能,另一方面又避免了傳統汽車工業已形成的龐大生產規模和基礎設施的浪費,因此,混合動力電動汽車在我國將有比較長的生命力和套用前景。大型客車由於體積大,電池、電機易於布置,而且生產批量小,易於改裝,是混合動力汽車的突破口。如果技術、標準、政策等措施能及時到位,大型混合動力公交客車將在未來一段時間內占據一定位置。下面從節能、環保、成本、使用效率等方面分析混合動力公車在最初五年的表現。
1、節能效果。
節能是混合動力汽車的誘人之處,普遍認為節油率可達30%以上,相信經過努力,混合動力公交客車在實際使用中也可以達到這一目標,可以相當程度緩解能源危機。
2、環保效果。
混合動力汽車可以減少對環境的污染,假設燃料為柴油,公車使用壽命為60萬公里,下面主要分析使用周期內CO2排放減少量:
節油率 | 20% | 22% | 25% | 28% | 30% | 32% |
節油量L/100km | 8.6 | 9.46 | 10.75 | 12.04 | 12.9 | 13.76 |
壽命周期節油量L | 51600 | 56760 | 64500 | 72240 | 77400 | 82560 |
壽命周期CO2排量t | 141 | 155 | 176 | 197 | 211 | 225 |
3、技術儲備
混合動力汽車需要大量的新技術支持,這些技術使汽車向智慧型化方面發展,同時向純電動和燃料電池汽車過渡,最終解決能源危機。混合動力汽車涉及到的新技術主要有:整車自動控制、信號採集和傳輸、CAN通訊、LIN通訊、智慧型儀表套用、AMT套用、故障檢測與報警、整車能量分配與熱管理、電動附屬檔案的廣泛套用、能量回饋、高壓電安全管理等等。
4、成本分析
單位產品完全成本分析隨著產量的增加,產品由小規模生產到規模化生產成本降低幅度較大,一旦規模化生產後,成本降低空間較小。下圖是產品成本降低率預測情況。
隨著批量的增大,生產廠家的效益逐步好轉或增加,但在批量生產初期批量較小時,因成本太高,生產廠家出現較大虧損,但單台虧損占銷售收入的比例開始降低,當達到一定規模後,廠家開始盈利,下表是最初幾年的贏利預測。
年份 | 2005年 | 2006年 | 2007年 | 2008年 | 2009年 | 2010年 |
產量 | 20 | 100 | 300 | 500 | 900 | 1500 |
廠家利潤(萬元) | -317.29 | -844.27 | -1575.87 | -1381.22 | -796.59 | 174.15 |
5、用戶效益
保證用戶效益是產品商業化的基本要求,假設油價5元/升,燃油稅為70%燃油稅,整車售價增加30%,超過部分由政府補貼。下面是用戶經濟效益的分析。
年份 | 2005年 | 2006年 | 2007年 | 2008年 | 2009年 | 2010年 |
產量 | 20 | 100 | 300 | 500 | 900 | 1500 |
購車損益 | (13.50) | (13.37) | (13.23) | (13.10) | (12.97) | (12.84) |
維護損益 | (15.87) | (14.28) | (12.50) | (11.74) | (10.79) | (10.47) |
節油損益 | 35.95 | 39.54 | 44.93 | 50.32 | 53.92 | 57.51 |
用戶經濟效益合計 | 6.58 | 11.89 | 19.20 | 25.48 | 30.16 | 34.20 |
用戶總的經濟效益隨著批量增大逐步增大,但在廠家批量較小時,燃油價格較低,或燃油稅率較低時,用戶仍然不會受益。
以上分析表明,混合動力轎車具有明顯的節能和環保優勢,具有較好的套用前景。但是,在產業化初期,由於成本較高,其使用經濟性難以體現。但隨著產量的增加及油價的上漲,不僅用戶受益明顯,而且廠家的虧損數逐步減少,最終達到盈虧平衡。
國外政府將混合動力汽車作為一項保證能源安全和改善環境的戰略項目來進行推進,為鼓勵混合動力汽車等環保節能汽車的發展制定了一系列扶持和鼓勵政策。
建議我國政府制定相應的支持和鼓勵政策,在產品研發和產業化上給予扶持,在購買和使用上給予激勵,適當減免生產、使用環節的稅費或者給予一定的補貼。
五、 結論
混合動力汽車的套用是必然的,在中國混合動力公交客車具有獨特的優勢,是混合動力汽車套用的突破口,但商業化需要一個過程,大批量生產需要各種因素共同促進。電機、電池和控制器的效率仍然影響節油率的提高,電池的可控性和一致性需要進一步提高,電子電器和電控系統的可靠性是中國汽車工業的弱項,還需要很長時間的努力,混合動力的結構需要有新突破,需要用巧妙的機構來實現動力控制。總之,前景是光明的,任務是艱巨的,希望各位同仁共同努力,發揮各自所長,找到獨特的解決方案。abc