新能源客车的市场与技术发展(最终).doc

新能源客车的市场与技术发展汽车的发展是现代工业技术最重大的成就之一。在满足人们每天生活流动性的需求上已做出了极其重大的贡献，促使人类社会进入了高度发展的工业会社会。近十年来全球汽车保有量急剧增加，已经产生并正在继续引发严重的环境与人类生存问题。内燃机非理想化燃烧带来的大气污染问题、二氧化碳及其他温室气体大量排放带来的全球变暖问题、以及由于内燃机车辆大量燃烧源于石油的液态燃料带来的地球石油资源的迅速递减，成为当前人们首要关注的问题。 1881年英国第一辆电动汽车诞生，1899年混合动力电动汽车第一次出现在世界人们面前。至今100多年，尤其是1945年贝尔实验室半导体管的成功研制，为新能源汽车的大发展提供了可能，现在新能源汽车各项关键技术日益成熟，新能源汽车已发展到了产业化边缘。“十五”期间，国家投巨资组织大院所、大型汽车集团进行电动汽车研发及产业化，在核心零部件技术上已有所突破。客车作为汽车行业的一个分枝，与普通人民群众的生活息息相关。因此，客车拥有更强烈的新能源化要求。黄海客车作为中国城市客车的旗舰品牌，一直将节能减排视为核心要素贯穿在整个企业发展当中，早在多年前就开始了CNG、LNG等清洁能源客车的技术储备与研发，目前已成为国内最大的清洁能源客车制造商。2009年，石家庄市一次性更新600台黄海大型天然气公交车，一时间成为佳话，不仅成就了国内天然气客车最大订单，更将天然气客车的制造能力和水平推向了一个新的高峰。在清洁能源客车取得一定成绩后，丹东黄海节能减排得步伐并没有停止，而是向着更高难度的新能源客车领域发起了挑战，四年前经过多方考察明确了公司新能源客车发展的线路。目前，黄海客车已成功打造出多款新能源客车产品，其中包括混联式、并联式混合动力客车，锂电池、超级电容纯电动客车等。并且所有混合动力车型都实现了批量生产，取得了良好的社会与经济效益。1、新能源客车市场客车尤其是城市客车作为公共事业的商用车在新能源发展上更具有其必要性和迫切性，2009年我国客车销售总量150000辆，新能源客车年销量为3000辆，仅占客车总销量的2%左右，未来发展空间巨大，全面普及新能源客车任重而道远。根据当前的实际情况，虽然新能源客车产业化是一项长期工程,但随着以后新能源技术核心零部件储能装置电池和超级电容的技术上的突破,纯电动客车有着广阔的发展前景。目前作为客车企业要针对当前的新能源技术,结合商业化市场的需求,寻找新能源客车技术及市场的结合点。使新能源客车在市场中重点突破,使在国家的政策引导下,提高市场潜在的需求的动力,从而使新能源客车在国家政策的扶持和市场需求双向驱动力下，加快从示范到产业化的进程,从而更进一步推动新能源产业的发展。 2、新能源客车发展现状随着近几年国内市场的拉动，客车整车厂、零部件厂通过引进国外技术，技术水平大幅的提高，客车的技术已经达到或接近国际水平。整车厂通过电控发动机、AT、AMT以及客车局网CAN总线的采用，提高了整车的控制水平，客车技术的发展为新能源客车的发展奠定了良好基础 。在新能源客车方面，主流客车厂已经研发和生产了多种新能源客车，形成了纯电动客车和混合动力客车两大系列，并已批量示范运行。 我厂已完成了纯电动、混合动力多款客车的研制，混合动力车型都已实现批量销售。2.1纯电动客车：纯电动客车可采用镍氢电池、锂电池及超级电容等电能存贮装置。作为零排放车辆，有着很好的发展前景，但由于目前的化学电池在功能（使用寿命、安全、能量密度、温度适应）及成本等方面还没能达到实际应用的要求，市场推广受到一定限制，可以重点考虑在一些客车的细分市场，如机场大巴、旅游景点的观光巴士等。表1为新能源客车常见储能原件多项性能指标对比表：序号名称比能量（wh/kg）比功率（w/kg）能量效率（%）循环寿命（次）1铅酸电池35-50150-400805002镍氢电池60-80200-30070800-15003锂离子电池80-150200-30085-9520004超级电容4-64000-5000905万-100万表1 储能元件各项指标对比我公司先后开发了两款纯电动大巴：锂离子纯电动大巴CHH6120BEG2和DD6129SCS11超级电容纯电动大巴。超级电容具有功率密度高、充电时间短、充放电效率高、使用寿命长（寿命达10万次以上，比电池高出100倍）、使用温度范围宽（-4065内使用）、清洁环保，无二次污染等特点。因此超级电容客车最适用于定点定线行驶的城市客车使用。2.2混合动力客车：作为解决纯电动客车储能装置问题前的一种过渡产品，目前国内各客车厂已开发出并联（装有机械变速器、AT或AMT自动变速器）、混联、串联等多种产品，相对技术比较成熟，部分产品已批量投入市场。比较适合频繁起步、制动的城市客车，可充分发挥混合动力具有优化发动机工作工况、能量回收的优势。已经非常接近商业化市场。2.2.1串联混合动力客车：以南车为代表的串联客车混合动力系统厂家，其串联混合动力客车在株洲、长沙等地已批量装车。图1是典型串联混合动力客车结构简图。图1 串联混合动力简图串联混合动力客车电传动系所提供的机械上的解耦，可应用简单的控制策略，故其可靠性较高，为早期混合动力车型主要结构方式。但串联系统中源于发动机的能量被两次转换（在发电机中，由机械能转换为电能；在牵引电机中，由电能转换为机械能），发电机和牵引电机两者的效率叠加，其损耗是较显著的。同时牵引电机是唯一驱动车辆的动力机械，故起必须按满足最大的运行性能需求选型。我公司已完成了超豪华大型串联城市客车的技术研发储备工作，采用世界上先进的西门子双驱动电机结构，其技术达到了世界一流水平。2.2.2并联混合动力客车：以伊顿、一汽、二汽、南车时代、玉柴等为代表的并联客车混合动力系统厂家，在国内都已批量装车，得到了用户的肯定。技术也较为成熟。并联式混合动力客车成本较低，技术较为可靠，得到了很多厂家的青睐。由于国内AMT技术还处在起步间段，因此大部分厂家仍然选用成熟、可靠的MT技术，节油效果较好，可达15%-30%左右。但传统的MT客车主要靠司机丰富的驾驶经验判断合适的换档时机，不能达到精确控制的目的，从而导致同一车型油耗相差较大的结果。图2是典型并联混合动力客车结构简图。图2 并联混合动力简图我公司开发的DD6118HES21并联混合动力车型，选用的也是传统的MT变速器，节油率可达30.52%。2009年在南昌试用了六个月，得到了用户的一致好评，2010年南昌混合动力城市客车招标中，我公司一举夺了的52台招标车辆中的51台标单。2.2.3混联混合动力客车：以五洲龙、金旅、黄海为代表的混联客车混合动力客车生产厂家，在国内也都已批量装车，收到了良好的社会与经济效益。混联系统与串联系统、并联系统相比控制较为复杂，成本也较高。但混联混合动力系统可以兼顾串、并联的特点，可以使整个动力总成的效率发挥到最大，进一步提高整车的节油率。图3是国内典型并联混合动力客车结构简图。图2 并联混合动力简图我公司开发的DD6129HES11混联混合动力车型，采用的就是上面的结构，节油率可达31.35%。2009年在昆明（海拔2km左右）试用了一段时间，请各项性能得到了用户的肯定。2010年昆明混合动力城市客车招标中，取得了几个订单中最大的一个订单。3、新能源客车发展重点3.1整车厂需进一步提高客车整车的技术、工艺水平，研发具有提升内在品质的新能源客车： 广泛采用新工艺、高分子材料、铝合金、高强度钢等新材料，使整车轻量化；在客车的设计中采用三维、CAE等先进设计手段，推进数字化样车验证分析进程，完善全承载的客车设计结构，最大限度降低整车自重。3.2零部件专业公司要研发拥有自主知识产权的关键零部件。主要的专业公司、研究机构要与整车厂合作，形成产业联盟，进行整体研发，研制符合新能源客车的关键零部件： 如电驱动桥是纯电动客车的关键部件，电驱动桥的研发，对完善整车布置，实现电机小型化同时降低车辆总重有着重要意义；国内客车目前还没有成熟的AT及AMT变速器，常规动力同电驱动系统结合需要对自动变速器的完全控制，拥有自主国产客车或商用车可以采用的AT和AMT自动变速器关系着新能源客车行业的发展进度；开发混合动力专用的动力耦合元件及电机增、减速元件，使其达到寿命高、体积小、噪声低、动力耦合方便灵活。此类专用零部件的发展，可扩大高效电机的选用，对新能源客车的水平提高具有非常大的影响。3.3国内新能源客车目前处于自由发展时期，整车及关键零部件技术路线较多，良莠不齐，急需行业标准进行规范。行业对储能装置、电机、控制系统要制定用于客车的规范和标准，使其标准化和集成化，有利于新能源客车及零部件行业的正规化发展。行业标准的制定可以减少重复性研发投入，增加零部件的互换性，减少售后资源的浪费，也有利于行业良性竟争。4、结论新能源客车在国内拥有巨大的市场。同时迫于环境与能源压力，市场对新能源客车又有着迫切的需求。这些都为新能源客车的发展提供了极好的舞台。国家科技部部长万刚