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浅论当前新形势下为何建议首选插电式混合动力车辆

2017-11-29 作者:邹云 来源:中国客车网
  从2013到2015年,芜湖公交集团积极影响政府号召,在新能源公交车应用过程中积累了一些地方经验,可供同行参考指正。

  2013年芜湖市政府印发的《芜湖市人民政府关于印发芜湖市新能源汽车推广应用实施方案(2013-2015年)的通知》中明确提出,加大推广新能源车的应用力度,努力把芜湖市建成国家新能源汽车推广应用先进城市,为全市人民提供节能、清洁的交通服务,其中新能源公交车推广数量为450辆。按照此发展规划,2014年全年芜湖市公共交通集团有限责任公司共计采购公交车248辆,其中新能源公交车200辆(插电式气电混合动力),占新购车辆的80.65%,圆满完成了第一年的推广任务,也标志着芜湖市公共交通稳步进入新能源时代。

  该文的出台给我们的下一步选择公交车型提供了明确的方向,即只能选择新能源车辆。面对这个形式下的油补政策,如何更好地发挥公共交通在生态文明建设方面的引领作用,让广大市民在日常出行过程中享受到绿色的福利,同时也能更好的享受国家油补政策,节约公交购车资金和运营费用,省公交协会也在6月份及时召开了专题研讨会。现我们芜湖公交也就为何选择插电式混合动力车辆提出如下几点思路以供参考:  2015年5月14日,财政部经济建设司下发财建[2015]159号《关于完善城市公交车成品油价格补助政策加快新能源汽车推广应用的通知》。通知指出:2015-2019年,现行城市公交车成品油价格补助中的涨价补助以2013年实际执行数作为基数逐步递减,新能源公交车给予运营补贴,如下:

  一、芜湖公交目前的主导新能源车型

  目前,芜湖公交使用的新能源公交车全部是由奇瑞贵州万达提供11.5米的150台CNG和50台LNG插电式混合动力车,经过近半年来的使用,运转较为平稳,其主要使用心得和体会如下:

  (一)、乘坐舒适性较好,运行稳定

  该车型采用了并联式驱动模式,即由发动机和电机两套独立的驱动系统驱动车辆,有三种驱动模式,分别是电机驱动、发动机驱动和混合驱动。

  在车辆起步和低速行驶时,车辆主要由电机驱动,从而大大降低了车辆起步的噪音,由于电机转速平稳,车辆起步时也客服了传统车辆存在晃动的特点;当车速接近发动机切入车速时,系统将由电机起步模式切换到发动机主驱动模式,在切换过程中,随着发动机扭矩的逐渐上升,电机扭矩逐渐退出。在此过程中,乘客只能感受到车辆一直在平稳提速,起步运行平顺的同时还可有效降低车厢内的噪音,从而大大提高了车辆的乘坐舒适性和安全性(数据显示车内事故发生率在下降)。

  由于奇瑞万达该种车型采用了并联混合动力系统,同时综合了电机和发动机两大动力优点,在混合动力失效时,还能够以常规AMT(机械式电控自动变速箱)模式继续行驶;一方面在线路运营时,若混动意外失效,车辆能够以常规AMT模式继续运行或行驶至维修地点;另一方面,而当车辆运营年限超过动力电池使用寿命时,车辆还能够以常规车方式继续使用,这个优点能很好地保证公交线路运行的稳定性。

  (二)、量身定制,使车辆操作精细化

  该车型的驱动策略可根据路况、客流等等因素进行调整,为此,芜湖公交联合奇瑞万达对车辆投入线路进行路谱采集,对运行线路的红绿灯数量、坡度、弯道角度和数量、客流等内容进行采集与定量分析,科学确定车辆所需的驱动功率、扭矩、传动比等技术参数与配置要求,确保每一条线路的新能源车辆都能根据实际特点最大化的节能减排。

  以陶沟到红星6路线路为例,路线如图1,该线路的平均车速约为30km/h,最高车速约为60km/h,共有39个站点,2个上下坡,因其线路从市中心开至市郊,客流量较大,且中途下客较少,负重相对较高; 图16路线路图

  车速分布概况如图2,根据混合驱动最高限制车速,对发动机最大功率和最大转矩、电机最大功率和最大转矩、主减速比、变速器最大与最小速比和动力电池容量等相关参数进行优化选型,采用60Ah的电池,6档变速器,速比为6.39,3.97,2.4,1.48,1,0.73,发动机最大功率和最大转矩为155kW/710N·m,电机最大功率/最大扭矩为95 kW /850N·m。

图2 车速分布图

  (三)、能量回收,提升节能效果

  该车型能量回收模式分为滑行回收模式和制动回收模式:

  1、当车速较高时,若驾驶员松掉油门,则表明驾驶员有一定的减速意图,此时电机将提供制动转矩,回收电能,整车工作在滑行回收模式下;

  2、当车速不高时,若驾驶员踩下刹车,则表明驾驶员的减速意图较强,此时电机同样提供制动转矩,和机械制动转矩共同起作用,使车辆减速,整车工作在制动回收模式下;

  3、整车采用分级踏板,约前四分之一左右的行程为电制动行程,而超过电行程以后,机械制动介入,减速度才会进一步变大。

  以下表2015年6月26日实际发生的运行数据为例,其SOC(电量百分比)消耗也显示较低,如操作得当,会有较好的节能效果。

 

  (四)、燃料节约效果达到行业平均水平

  按目前我公司运行的200辆新能源车的实际情况来看,如按节气率平均为20%来估算,从2014年上线营运至5月初,累计行驶公里已达5407479.42公里,实际消耗1695655.03方气(LNG已折算为CNG,统一计算单位),约已节省了40万方气,按市价4元/方计算,约价值160万元。如图:

图1:与上年同期相比,燃料消耗明显下降

图2:节气率折线图

  二、目前购置插电式混合动力车仍存在的一些问题

  1、与传统车型相比,该车型成本较高,所以目前的发展还处在政府推动的阶段。现芜湖公交购置的11.5米的插电CNG车价格为89万,剔除国家补贴25万后,价格为64万元;插电LNG车价格为90万,剔除国家补贴25万后,价格为65万元;从价格的角度看,如果没有政府资金的强力支持,单纯靠公交企业自身很难大规模选购。

  2、作为新能源客车最重要的部分,插电式车辆的动力电池的国家标准也未出台,也就造成各家生产企业要根据不同的客户需求,进行各自的专业化研发设计,大大增加研发、制造成本;同时,动力电池的管理系统有的是由电池厂商自行设计,有的是外委设计,最后在整车厂将之与插电式混合动力的驱动系统进行整合,从而导致在使用时,会因为软、硬件标准不统一的情况,出现较多故障;芜湖公交的现在用电池运行半年后已经陆续出现掉高压、电池发热报警等情况,一定程度上影响了正常营运。

  3、该车型在使用时对配套设施有一定的需求,需建设充电站和充电桩,又由于插电式混合动力的实际电池容量较小(一般为20kWh左右),涉及到运营盈利因素等情况,故不在国家电网的建设考虑范围,只能考虑引进相关供应商投资的方法进行建设,建设难度较大;芜湖公交也局限于无正规充电站,只能采购了5台移动便携式充电机,以轮流补电维护的方式保护电池的正常使用(一台车约充电2小时、10余度电左右)。

  4、车辆专业维护要求较高,目前芜湖公交的插电车辆电控部分的维修售后工作仍只能由专业厂家提供,因其故障排除难度和专业性要求较高,短期内靠公交自身无法解决。

  六、综述

  (一)、从油补和费用角度选择插电式混动车辆较为适宜

  1、根据新的油补政策,插电式混动车辆属于新能源车辆的补贴范畴,购置插电式混动车辆不影响得到补贴。

  2、尽管插电式混动车辆从补贴份额上小于纯电动车辆,但其购车价格也远低于纯电动车辆(无论是接受赠与、整车租赁还是单独采购的模式),从经济角度看较为适宜。

  (二)、从车辆运行角度选择插电式混动车辆较为适宜

  1、混动优势

  ①混动客车通常采用纯电机起步或电动机与发动机联合驱动,较平稳,安全度可以得到提高。

  ②混动客车采用自动调速控制系统,可以降低驾驶员劳动轻度,芜湖公交驾驶员对此均反映良好。

  ③混动客车节能明显,电动机可回收和贮存制动能量,制动减速也较为平稳,制动寿命延长,材料费减少。

  2、纯电劣势

  ①动力电池材料、比能量、寿命、价格、涉水能力、充电时间、续航里程等参差不齐,电池性能在高温和低温条件下时有问题发生。

  ②高成本投入,高成本维护。

  ③在当今寸土寸金的情况下,充电站基础设施得不到保障。

  (三)、从环保角度选择插电式混动车辆较为适宜

  为响应政府保护环境的号召,顺应人们当前对环境保护迫切需求,在城市公共交通的发展上,在现阶段,插电式混合动力车辆的优势相对明显,与传统车辆相比,从其在节能减排上的良好表现来看,无疑也是目前最佳的选择。

  因此,我们认为,混动公交车应是目前公交企业接受度较高的车种,纯电动在短期内不宜大规模投放,而只能将其作为战略取向,在现阶段进行少量采购作为演示未来发展趋向即可。

  以上不当之处,敬请批评指正,谢谢大家。

  (作者:芜湖公交集团机务技术部邹云)

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