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张国光:新能源公交车应用问题及解决方案有哪些

  2016-11-06

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  以“安全保障、创新引领”为主题的2016中国电动汽车百人会夏季论坛2016年8月21日在郑州市举行,来自行业主管部门、中国工程院、汽车制造企业等领域权威专家济济一堂,围绕电动汽车安全、技术与政策走势展开交流研讨。
 
  在当天下午举行的主题为“完善电动汽车安全保障体系”的第二峰会上,中国道路运输协会城市客运分会理事长张国光发表了主题演讲。全文记录如下:
  一、城市公交企业应用新能源公交车的基本情况
  (一)政策引导和支持,推动新能源公交车在公交行业的示范和批量使用。
  一是政策引导城市公交就企业示范运营新能源公交车的三个阶段。
  第一阶段(科技部等四部委“十城千辆”新能源车示范计划)以部委联合发文确定对新能源汽车的示范应用进行财政补助,支持新能源汽车的推广和发展。
  第二阶段(国务院办公厅国办发 [2014] 35号文件、交通运输部34号文件)用规划数字和指标确定新能源公交车的发展和应用规模。
  第三阶段(财政部159号、交通运输部164号文件)针对不同地区和省市,用指标比例确定城市公交客运企业在新增和更新车辆是选择新能源公交车的比例,鼓励在新增和更新城市公交车是优先选择新能源公交车,推动新能源公交车的规模化应用。
  二是新能源公交车整车及系统零部件企业创新发展和技术进步,提升新能源公交车的产品质量和可靠性。使得新能源公交车的技术发展基本具备了城市公交企业批量使用条件。
  1.插电式混合动力公交车、纯电动公交车的动力储能技术、驱动技术技术和控制技术的发展和进步,推进新能源公交车的续驶里程有一定的提高,产品质量、可靠性进一步的提升,基本具备公交企业批量推广使用的条件。
  2.新能源公交车的主要节能技术:制动能量回收技术;红绿灯或拥堵停车时插电式混合动力的“怠速停机”模式,纯电动车节能方式,都为城市公交企业应用新能源公交运营带来一定的节能成效。
  三是城市公交企业认真贯彻落实国家节能减排和新能源汽车发展战略,积极带头示范应用节能和新能源公交车,在国家新能源汽车发展的三个阶段过程中起了重要推动作用。到2016年上半年,公交企业使用新能源公交车超过8.5万辆。是中国新能源汽车示范和规模使用的主要和重要领域。
  目前新能源公交车主要技术路线和车型
  1.插电式混合动力公交车和纯电动公交车,在线充电公交车(双源无轨),以插电式混合动力公交车数量最多。以及传统的非插电式混合动力公交车。
  2.动力电池以锂电为主,混合动力公交车主要是功率型电池,纯电动公交车主要是能量型电池。锂电动力电池和超级电容辅助的“电电”混合动力形式。
  3.动力电池电量补充方式:充电和换电,以充电方式为主。
  (二)从公交企业的角度认识新能源公交车节能与安全使用
  1.安全公交企业的底线。涉及公交车辆的安全,不仅仅是企业本身的安全,更是社会的公共安全。安全事故结果将是乘用车同等安全结果的的十倍、数十倍,造成的社会的影响将是百倍以上。
  2.公交企业对新能源公交车的使用首先考虑的是安全问题。从新能源公交车的带有高压动力电源、高压电器等的技术特点出发,重点防范车辆的高压触电事故,动力电池温度失控造成的火灾安全事故,以及涉水高压动力系统被淹的安全事故,以及对充电环节的电池过充安全、触电事故等。
  3.新能源公交车的可靠性和新旧车安全标准的一致性,都是公交人对车辆安全使用中关注的重点。
  4.对公交车在特殊气象条件下的安全使用。城市公交企业运营秩序的保障,从广义来说也是一个安全问题。如有的城市今年的严重城市内涝造成新能源公交车的因涉水问题停驶,破坏了整个城市的公交运营秩序,直接威胁到整个城市的公共交通的交通保障功能。
  (三)城市公交企业新能源公交车辆使用情况调查和专项调研工作中公交反映较多的典型问题
  1.新能源公交车续驶里程短,难以保障公交企业正常的运营调度安排。
  2.为增加续驶里程,客车企业片面增加车辆电池的数量,导致“带高负载运行”,相对减少乘客数量。
  3.新能源公交车运营及维修保养成本增加。运营成本平均增加76,7%,维修保养成本增加34.6%(目前新车使用较多,这一数据看上去还可以)。
  4.动力电池数衰减快。电池平均衰减第一年6.05%,第二年9.77 %,第三年14.87%。(达到20%,不适合做为动力电池使用)
  5.新能源公交车的核心技术。如电池、电机、电控等问题没有得到根本上的突破。特别是动力电池能量密度低,电池组单体一致性差,电量衰减快,使用寿命短,充电时间长,电池低温性能差等主要问题。
  6.驱动电机低速扭矩调节范围小,低速扭矩不足,造成车辆驻坡难以起动。
  7.新能源公交车使用方面标准制定滞后:如安全方面,动力电池系统、电动驱动系统、电动控制系统的维护和安全防护。
  8.新能源公交车信息化安全远程监控平台,和公交企业的信息平台之间没有做到共享。
  9.充电设施建设报批难,建设费用高,公交企业没有能力建设或扩容充电设施。政府加大对新能源公交车充电设施的投入和建设,但数量不足,受客观条件限制,充电站位置有的不合理,没有达到车辆和车辆运营调度对充电桩的数量和位置的要求。致使很多插电式混合动力公交车夜间停止运营后,没有按要求用“波谷”电充电,只能用混合动力模式运行。
  10.公交企业技术、装备和培训都没法满足对新能源公交车维修和保养的要求。尽管政府加大对新能源充电设施的投入和建设,但数量不足,
  二、适应公交实际使用工况的新能源公交车发展技术路线和建议
  1.纯电驱动模式是新能源公交车辆发展战略取向,混合动力也有客观的实际要求,要根据国家、行业和地方支持政策、技术特点和市场要求,科学选型。
  2.插电式混合动力公交车具备制动能量回收,红灯停车发动机怠速停机等功能,节油(气)性能好,排放环保性能优异,是一种城市公共交通绿色、环保的新技术推广车型。
  3.建议推广车、变电站和线网充电、智能管理平台、售后服务体系为一体的新型实用的纯电动公交车系统。
  4.要重视和大力提高节能与新能源公交车的安全性。安全、节能和降成本是对新能源公交车的硬要求。
  5.将新能源车辆急需的“三电”系统方面的安全标准和新能源公交车智能化运营、远程监控等运营服务标准纳入国家和行业标准制定规划。
  6.建立我国新能源公交车的推广和应用保障基金。对公交企业大批量商业化应用新能源公交车在运营和维修保养进行针对性的支持。
  7.根据公交企业示范运行新能源公交车的成果,提出适合公交实际运行工况的新能源公交车的的发展技术导则和相关指标。如动力电池系统、电动驱动电动控制系统的各项技术指标和要求。
  8.纯电驱动公交车动力电池总能量(携带电池的功率)要合理,充电和换电模式要实事求是、因地制宜。
  9.研究制定废旧动力电池的回收办法和程序。
  10.针对公交企业员工实际水平(如驾驶员、保修工人等)编辑出版一些科普形式的新能源公交车的书籍和宣传册等。
  三、适合公交实际工况的新能源公交车使用系统解决方案介绍
  我们分析城市公共交通的实际运行工况条件,线路较短、两端有站、站内有电、运行规律、停放有序、忙闲分明、维修便利、管理到位,针对公交提出了适合公交的新能源公交车使用系统解决方案。
  (一)创新理念和主要内容:
  “纯电动公交车、场站充电设施和软件管理平台”采用全新充电逻辑,让公交车搭载与公交车运营相匹配电度数的储能单元,提高车辆运载效率。车辆在运营高峰进行快速补电,在低峰或夜间进行足量充电,兼顾车辆的续驶里程和使用成本。在云端软件管理平台监控下,让区域内所有纯电动公交车有序、高效、低成本的完成运行任务。
  (二)系统主要形式和组成
  1.采用微型撬装式直流变电站、线网充电方式,充分利用原有场站资源,不需新批规划用地。
  2.合理配置电量,用最少的电池数量满足最大续驶里程,把车辆承载用于乘客而非电池。
  3.灵活的充电方式,车辆在站内任意位置不间断充电,在充电过程中可任意改变位置,该充电方式已申请了国家专利。
  4.不改变原站内停车、行车方式,不改变原场站停车数量。
  5.科学的智能充电调度管理平台,自动调控多地、多站、多车同时充电。
  6.利用新的充电模式,保证车载电量满足全负荷运行,同时大量采用成熟总成、配件,使车辆完好率、利用率高于传统车辆。
  7.新型纯电动公交车配置具有可多角度自动倾斜捕捉功能的“充电弓”,目前已申请了充电弓充电技术国家专利。该充电弓允许充电容量大,可实现公交总站内架空线网下任意位置大电容量充电,同时既可以静止充电,也可以在站内正常移换位置过程中不间断充电,以满足运营高峰期车辆频繁进出站和顺序移动的需求。
  8.为了保持纯电动公交车多年来技术的连续性,除了车顶充电弓充电之外,还装有标准充电接口,以适应各地公交已有充电桩充电模式,避免浪费已有基础设施。同时我们也可以将现有充电桩式充电车辆改造为两种充电功能。
  9.在公交总站设置微型撬装直流变电站,整个变电箱长8米,宽3.8米,高3.4米,可为纯电动公交车提供额定800A充电电流;额定输出功率为630KVA;两路直流充电回路最大负荷可达1000A。变电站可采用无人值守方式运行,通过自带通信系统和远程云平台管理系统完成数据交换,可自动为线路下的纯电动公交车提供快速、大容量充电服务。为了保证安全使用,该型变电站采用了充电线网电气安全保障、快速切除大电流短路故障、智能化故障检测、快速恢复供电、绝缘与温度监测五大保护措施,
  10.该平台主要特点为:智能调度新型纯电动公交车的进站、充电与离站。一个站点有多辆公交车充电,一座城市有多个站点,通过平台按级别进行车辆的充电限制及相关智能化管理。该平台已申请了国家专利。
  (三)公交企业的评价
  新型实用纯电动公交车及可靠高效的快速充电技术项目应用了创新理念,正确判断了新能源公交车关键应用技术的突破方向,破解了新能源公交车应用的技术难题。新车及系统向上拓展充电空间,对现有的公交企业运营场地和运营秩序不产生突出影响。微型撬装直流变电站不占用规划用地,解决了公交企业建站、建桩的难题。充电智能管理平台可以结合公交企业的日常调度进行管理。整车、充电和管理技术方案非常适合公交企业,为我们公交企业规模化、规范化使用新能源公交车拓展了应用空间,值得在全国公交企业大力推广和应用。

 

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