2016年10月中旬科技部发布了《国家重点研发计划新能源汽车等重点专项2017年度项目申报指南》,涉及动力电池和电池管理系统、电机驱动、汽车智能化等方面,其中有一个“纯电动大客车动力平台技术项目”。下面是笔者学习这一指南的体会。
一、攻关技术具体内容
1)纯电动商用车智能控制技术;
2)高效驱动技术;
3)高压集成控制技术;
4)节能电动冷暖一体化空调等高效辅助系统技术;
5)开发模块化、系列化的纯电动商用车底盘及车型;
6)开展整车安全性、可靠性、耐久性和环境适应性的提升技术研究,以及轻量化新结构、新材料的应用技术研究;
7)开发整车的批量化生产工艺,形成规模化生产能力。
二、技术攻关考核指标
以12米纯电动客车为攻关对象,具体指标如下:
1)0-50km/h加速时间≤15s;30分钟最高车速≥100km/h;最大爬坡度≥25%;整备质量≤11000kg;电耗≤0.55kWh/km;
2)全气候(环境温度范围覆盖-20℃到40℃)续驶里程≥250km;
3)电制动降低电能消耗25%以上;
4)行驶60km的快速充电时间≤10min;
5)形成年生产能力≥5000台,实现百辆级示范应用。
三、十三五纯电动12米客车攻关技术难度分析
1)从科技部发布的12米纯电动客车指标上来分析,其中:全气候(环境温度范围覆盖-20℃到40℃)续驶里程≥250km是用户认可的基本指标。其难度分析:
①(环境温度范围覆盖-20℃到40℃)充放电性能良好的动力电池,基本上是快充类电池,其比能量能满足满足12米纯电动公交车续驶里程≥100km。要实现用当前的快充电池,其比能量要满足12米纯电动客车续驶里程≥250km的这个指标,动力电池必须要上一个大台阶。这是客车厂家自己无能为力的事情了。这是前面提到的客车厂家必须要找到最好的动力电池厂家的原因。
②比能量要满足12米纯电动公交车续驶里程≥250km的要求,在目前动力电池电池供应商目录里,在找到最好的工业商的前提下,要求12米纯电动公交车整备质量≤11000kg,必须要求整车在减去动力电池系统后的整备质量≤8000kg。
这对目前的12米的公交车客车的轻量化的要求是相当高,客车轻量化后的车身结构刚度(强度)必须满足客车结构安全性有关性技术指标,其难度是难以想象的。对道路客车轻量化,其要求更高,难度更大。
2)从科技部发布的12米纯电动客车指标上来分析,其中:0-50km/h加速时间≤15s;30分钟最高车速≥100km/h;最大爬坡度≥25%是最关键的动力性指标。其难度分析:
①0-50km/h加速时间≤15s是整车的加速度指标。对客车用户而言,这一指标不敏感。目前轿车的指标是4s水平,对电动客车而言,这个影响客车动力总成的配置,尤其是对电机配置,能保障这个指标的电机,才能算上是高效驱动技术。
②30分钟最高车速≥100km/h这个指标目前在电动轿车上是一个基本指标。对道路客运电动客车提出这个指标的基本理由是,高速公路的经济速度是100公里。如果不能到达这个指标,电动客车是不能满足高速公路的要求。客观地说,目前研发的道路电动客运客车是不能上高速公路的,仅可用于城市道路上通勤车用。这个也是电机高效运行的基本要求。
③最大爬坡度≥25%。对于经常在城市和良好公路上行驶的汽车,最大爬坡度在10°左右即可;对于载货汽车,有时需要在坏路上行驶,最大爬坡度应在30%即16.5°左右。而越野汽车要在无路地带行驶,最大爬坡度应达30°以上。
目前货车的最大爬坡度≥30%。对纯电动客车提出最大爬坡度≥25%的要求,无疑否定了单机直驱的动力总成配置方案。要满足这个这个指标,增加变速器配置是必须的。
对单电机驱动的纯电动客车而言,依然需要变速箱,但不需要太多档,2-3档即可。增加变速箱以后,整车的系统集成的复杂度提高了很多。有变速箱的优点是:可以降低对电机的要求,可以减少对电池组的要求,其综合成本降低。这对整车厂工程技术人员动力集成能力提出了较高的要求。