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解析:12米純電動客車技術攻關方向及措施

放大字體  縮小字體 發布日期:2017-01-02  來源:popev電動車網  作者:POPEV  瀏覽次數:801
2016年10月中旬科技部發布了《國家重點研發計劃新能源汽車等重點專項2017年度項目申報指南》,涉及動力電池和電池管理系統、電機驅動、汽車智能化等方面,其中有一個“純電動大客車動力平臺技術項目”。下面是筆者學習這一指南的體會。

解析:12米純電動客車技術攻關方向及措施

一、攻關技術具體內容

1)純電動商用車智能控制技術;

2)高效驅動技術;

3)高壓集成控制技術;

4)節能電動冷暖一體化空調等高效輔助系統技術;

5)開發模塊化、系列化的純電動商用車底盤及車型;

6)開展整車安全性、可靠性、耐久性和環境適應性的提升技術研究,以及輕量化新結構、新材料的應用技術研究;

7)開發整車的批量化生產工藝,形成規模化生產能力。

二、技術攻關考核指標

以12米純電動客車為攻關對象,具體指標如下:

1)0-50km/h加速時間≤15s;30分鐘最高車速≥100km/h;最大爬坡度≥25%;整備質量≤11000kg;電耗≤0.55kWh/km;

2)全氣候(環境溫度范圍覆蓋-20℃到40℃)續駛里程≥250km;

3)電制動降低電能消耗25%以上;

4)行駛60km的快速充電時間≤10min;

5)形成年生產能力≥5000臺,實現百輛級示范應用。

三、總體目標

1)繼續深化實施新能源汽車"純電驅動"技術轉型戰略;

2)升級新能源汽車動力系統技術平臺;抓住新能源、新材料、信息化等科技帶來的新能源汽車新一輪技術變革機遇,超前部署研發下一代技術;

3)到2020年,建立起完善的新能源汽車科技創新體系,支撐大規模產業化發展。

四、技術攻關經費支持

2017年,擬在6個技術方向啟動19-38個項目,擬安排國撥經費總概算為11.2億元。凡企業牽頭的項目須自籌配套經費,配套經費總額與國撥經費總額比例不低于1:1。

五、客車企業技術攻關如何落地?

第一步、技術攻關定位12米客車

汽車技術核心競爭力體現在轎車上,尤其是體現在高級跑車上。商業客車技術核心競爭力體現12米車上。這一點在行業內認識是基本一致的。但是12米純電動客車攻關是定位公交客車,還是定位道路客運客車?從科技部下達的“30分鐘最高車速≥100km/h”的指標上來看,攻關車型的應該是“道路客運客車”,因為公交客車規定其最高車速≤69km/h。

第二步、技術路線定位純電動技術,而非其他技術

科技部的提法是“繼續深化實施新能源汽車‘純電驅動’技術轉型戰略。”純電驅動技術路線是中國政府的選擇,十三五是對‘純電驅動’技術轉型戰略的深化。

第三步、以科技部下到考核指標為導向

科技部下達的考核指標是關鍵業績指標。這些指標是具體的、可測量性、是可以實現的。科技部下達的指標更最權威性指標,同時也對企業技術攻關的導向性指標。

第四步、選好合作伙伴

整車企業是滿意結果的領域,是關鍵成功要素的聚集地。以結果為導向,這是新能源汽車補貼對象,為什么選擇的是整車企業而非零部件企業的原因所在。同時也說明客車企業在我國新能源汽車發展中的地位和作用,遠遠高于零部件企業。對此整車企業必須要在選好合作伙伴下功夫了,引導好零部件企業的發展。

1)大三電(動力電池及BMS、電機、電控)的性能好壞及水平的高低,是(20%/80%)原理中的20%。這是由上游合作伙伴完成的。可以說,選好大三電供應商是最重要、最關鍵的工作;

2)小三電(電助力轉向、電制動、電空調)是上一層((20%/80%)中的80%的20%。可以說,選好小三電供應商,是必須要認真去做好的工作。可以這樣說,客車空調是耗電大戶,如果把空調的耗電算進來,目前的電動客車要實現續駛里程≥250km的目標,是極其困難的。車用電空調能不能做到格力家用空調的水平,其潛力是相當到大的。

第五步,搞好底盤及車身輕量化產品研發

客車整車企業是攻關關鍵成功要素的聚集地。選好合作伙伴是攻關的必要條件。客車整車企業以底盤及車身輕量化產品研發中心,開展新結構、新材料的應用技術研究,開展整車安全性、可靠性、耐久性和環境適應性的提升技術研究是成功充分條件。

六、十三五純電動12米客車攻關技術難度分析

1)從科技部發布的12米純電動客車指標上來分析,其中:全氣候(環境溫度范圍覆蓋-20℃到40℃)續駛里程≥250km是用戶認可的基本指標。其難度分析:

①(環境溫度范圍覆蓋-20℃到40℃)充放電性能良好的動力電池,基本上是快充類電池,其比能量能滿足滿足12米純電動公交車續駛里程≥100km。要實現用當前的快充電池,其比能量要滿足12米純電動客車續駛里程≥250km的這個指標,動力電池必須要上一個大臺階。這是客車廠家自己無能為力的事情了。這是前面提到的客車廠家必須要找到最好的動力電池廠家的原因。

②比能量要滿足12米純電動公交車續駛里程≥250km的要求,在目前動力電池電池供應商目錄里,在找到最好的工業商的前提下,要求12米純電動公交車整備質量≤11000kg,必須要求整車在減去動力電池系統后的整備質量≤8000kg。這對目前的12米的公交車客車的輕量化的要求是相當高,客車輕量化后的車身結構剛度(強度)必須滿足客車結構安全性有關性技術指標,其難度是難以想象的。對道路客車輕量化,其要求更高,難度更大。

2)從科技部發布的12米純電動客車指標上來分析,其中:0-50km/h加速時間≤15s;30分鐘最高車速≥100km/h;最大爬坡度≥25%是最關鍵的動力性指標。其難度分析:

①0-50km/h加速時間≤15s是整車的加速度指標。對客車用戶而言,這一指標不敏感。目前轎車的指標是4s水平,對電動客車而言,這個影響客車動力總成的配置,尤其是對電機配置,能保障這個指標的電機,才能算上是高效驅動技術。

②30分鐘最高車速≥100km/h這個指標目前在電動轎車上是一個基本指標。對道路客運電動客車提出這個指標的基本理由是,高速公路的經濟速度是100公里。如果不能到達這個指標,電動客車是不能滿足高速公路的要求。客觀地說,目前研發的道路電動客運客車是不能上高速公路的,僅可用于城市道路上通勤車用。這個也是電機高效運行的基本要求。

③最大爬坡度≥25%。對于經常在城市和良好公路上行駛的汽車,最大爬坡度在10°左右即可;對于載貨汽車,有時需要在壞路上行駛,最大爬坡度應在30%即16.5°左右。而越野汽車要在無路地帶行駛,最大爬坡度應達30°以上。目前貨車的最大爬坡度≥30%。對純電動客車提出最大爬坡度≥25%的要求,無疑否定了單機直驅的動力總成配置方案。要滿足這個這個指標,增加變速器配置是必須的。對單電機驅動的純電動客車而言,依然需要變速箱,但不需要太多檔,2-3檔即可。增加變速箱以后,整車的系統集成的復雜度提高了很多。有變速箱的優點是:可以降低對電機的要求,可以減少對電池組的要求,其綜合成本降低。這對整車廠工程技術人員動力集成能力提出了較高的要求。

七、客車廠如何選好合作伙伴?

客車廠如何完成十三五純電動12米客車技術攻關任務?單靠客車自己的能力是不可能的。必須選好合作伙伴。但是如何選對合作伙伴呢?筆者認為,以《國家重點研發計劃新能源汽車等重點專項2017年度項目申報指南》對有關零部件的關鍵技術指標為依據,考核合作伙伴是十分有效辦法。

1)動力電池與電池管理系統的關鍵技術指標

①電池單體能量密度≥300Wh/kg,循環壽命≥1500次,成本≤0.8元/Wh,安全性達到國標要求,年生產能力≥1億瓦時。

②電池系統的能量密度≥200Wh/kg,循環壽命≥1200次,全壽命周期內全工作溫度范圍的SOC、SOP和SOH的估計誤差≤±3%,單體電池之間的溫差≤2℃,滿足安全性等國標要求,并符合功能安全及行業各項標準要求,成本≤1.2元/Wh,年生產能力≥1萬套;

③快速充電電池的能量密度≥120Wh/kg,恒流充電容量達到額定容量的80%以上(常溫,6C倍率下),循環壽命≥10000次;

2)電機驅動與電力電子總成的關鍵技術指標

①電機控制器峰值功率密度≥30kW/L,匹配電機額定功率40-80kW,最高效率≥98.5%。

八、結論

十三五純電動12米客車技術攻關方向已經國家科技部提出具體關鍵技術指標得到具體的細化,為企業產品開發提供了科學參考依據。客車企業在國家科技部的指導下,以關鍵技術指標為導向,一步一步地努力,配合科學措施,組織企業的人力、財力資源,十三五我國"純電驅動"汽車技術轉型戰略取得決定性成功,是有把握的。

 
 
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