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海格:新能源客车技术重在安全

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                                                                                                                                                                                                                          撰文:梦偈   

   

    11月21日,工信部发文指出,从2013年1月至2014年9月底,新能源车推广数量仅占申报计划的11.5%。而与之形成鲜明对比的是,沉寂一段时间后,近来新能源客车销售大单频出,关于新能源客车的新闻也屡见报端。

    “第一次‘新能源客车热’是2009年到2012年,但当时的关键技术还属于发展期,市场不太成熟,因此该阶段成果有限,与设定的目标相去甚远。从2013年年底开始,新能源客车发展进入第二阶段,吸取了之前的经验教训,特别是技术水平有了很大提升。”有业内人士分析说。

    不难看出,近期新能源客车销售大涨固然有政策带动的外因,但正所谓“打铁还需自身硬”,技术进步在任何时候都不过时。当遇到政策利好的火花时,有技术底蕴的企业就会飞速发展。

海格电动汽车充电站纯电动大巴



    苏州金龙就是技术进步的受益者。

    今年前三季度,苏州金龙海格新能源客车销售1050辆,销售额突破10亿元,市场保有量突破3000辆。

    为安全孜孜以求

    “摸索了这么多年,新能源客车发展到这个阶段,对于整车厂家来说,插电式混合动力客车基本没有太多的技术难点,无论在可靠性、经济性还是动力性等方面,各厂家需要解决的技术难点不会太多。”在苏州金龙海格客车新能源研究所所长张卫林看来,现在的难点,在于纯电动客车的高压安全问题,“可以说每个厂家都要面临这个技术难题”。

    因此,安全成了苏州金龙新能源客车的攻关重点。

    “主要是‘三防’,即防漏电、防火、防水。”张卫林介绍说:“防漏电方面,我们的二级绝缘体系值得一提,这是很多厂家都不太去做的。由于电动客车上始终有600伏左右的高压电,而用户不会像客车厂家那么专业,这就要靠厂家在绝缘上做很多工作。一旦新能源自动监控系统绝缘检测发现问题,系统就会分两级进行自动控制。第一是电池本身的控制,电池内做了高压快断,绝缘万一出问题时,可实现自动跳断。第二,电动客车不仅有电池,还有电机、高压电缆、高压柜等高压器件,这些地方都有可能漏电,因此我们又加了一层防护,即在电池外加一级快断装置,目前这也是苏州金龙认真在做的工作。”

    在防火方面,苏州金龙不仅在技术上下足功夫,更在新材料新工艺的应用上一直处于行业领先地位。如近期正在实验的纳米隔热防火材料,就是其独家开展的工作。“在整个电池舱使用这种新型纳米隔热防火材料,目前技术上已不是问题,主要是材料成本较高,但对防火安全帮助很大。”张卫林告诉《商用汽车新闻》记者:“和其它新能源部件不同的是,电池一旦着起火来几乎无法扑灭,只能任其燃烧。万一发生意外,目前我们的要求是30分钟内车内不能着火,要给乘客留出充足的逃生时间。”

    防水是另外一项重要工作,在接受《商用汽车新闻》记者采访前,刚刚从襄阳国家试验场做涉水试验回来的张卫林说道:“防水主要是两方面工作,第一是在设计上将高压附件放置在较高位置,以提高其涉水高度。第二则是电池舱的密封,但密封和散热是一对矛盾,我们在这方面一直在做持续研究,以期达到最好的效果。”

海格纯电动大巴在襄阳国家试验场通过防水试验


    针对不同车型,苏州金龙的安全技术也不尽相同。“例如,大中型客车的电池是侧面安装且安装空间较大,轻型电动客车的电池是整体装入车内的,且只能装在车辆正中间,其需要的防护措施与大中型客车不同,电池维护也更困难,防火、防水也较难解决。这些都需要我们技术人员在设计时就统筹考虑。对新能源客车的安全研究将是我们持续要做的工作。”张卫林表示。

    多举措延长电池寿命

    如何延长电池的使用寿命和续驶里程,是当前新能源客车亟待解决的另一项重要技术问题。现在,纯电动客车的续驶里程还无法和传统燃料客车、插电式混合动力客车相比。

    对此,张卫林认为,电机、电控系统并没有太多问题,问题主要在电池上,这要靠电池厂家去攻关。而在电池寿命方面,苏州金龙主要在两方面开展工作。

    “首先是在电池的选择上有所侧重。我们使用两类电池。第一类是慢充电池,即磷酸铁锂电池,这种电池相对来说比较安全,但它最大的缺点是充电时间长,且电池衰减严重。在满充满放的条件下寿命只有4年左右,而公交公司的车辆一般要使用8年。在这个周期内,磷酸铁锂电池就面临更换电池的问题,这也增加了公交公司的使用、维护成本。第二类则是快充电池,这又分为两种,第一种钛酸锂电池,我们将其主要用在社区巴士上。钛酸锂电池寿命长、充放电倍率高,但价格较高。第二种快充电池是多元复合锂电池,它可以达到6C充电,10分钟即可充满。同时其寿命较长,满充满放下寿命是磷酸铁锂电池的2~3倍,能够满足公交公司的8年使用寿命要求。此外,这种电池更加安全,其电芯泡在硅油里,外部采用铝合金外壳,铝合金外壳外有散热翅片,可以将空调风接进去加快散热。即使电池单体出了问题,由于其与空气完全隔绝,所以不会着起火来。多元复合锂电池最大的缺点是成本比磷酸铁锂要高2~3倍,但是由于它能快充,可以少装电池。我们统计过,在全生命周期下,多元复合锂电池的成本实际是低于磷酸铁锂。因此,快充既是未来的方向又是最现实的方式。当然目前新能源客车开发热点车型双源纯电动公交车开发,一方面可以利用网线充电在线运行,另一方面可以脱网离线运行,这就需要装载较纯电动车少的动力电池。在电池选择方面,苏州金龙和其它厂家不同的是,将选择快充电池储能作为其离线运行的动力来源。”张卫林介绍道。

 

海格新能源整车控制系统


    其次,苏州金龙也在与电池厂合作,通过对电池、单体电压的放电进行控制来延长电池寿命。“一方面,通过动态校正SOC的判断,我们可以对电池SOC使用下限进行控制;另一方面,我们还通过检测单体电压最低值并加以控制。从两个指标来进行控制相对来说对电池寿命延长更加有利。”他告诉《商用汽车新闻》记者。

    降成本大有可为

    不论是国家层面还是企业层面,大力发展新能源客车、研发新能源产品的最终目的都是为了节能减排。

    “不久前,我们在广东顺德做过长时间的能耗对比测试,实验结果证明,海格插电式混合动力技术已经趋于成熟,可实现累计节油40%以上、CO2降低40%以上、油电公交PM减排90%以上、气电公交PM几乎为零,在市场使用及试运行中赢得了性能稳定可靠、节能环保效果更好、操作比较轻便、乘坐舒适性优的评价,完全能够满足城市公交现有的需求。”张卫林介绍说。

    降低燃料成本只是一方面,在张卫林看来,要想更好地推动新能源客车的发展,降低关键零部件的成本至关重要。

    “举两个简单的例子。电机控制器里有IGBT模块,目前国内还没有能生产性能可靠的这个附件的厂家,需要从国外采购。IGBT模块价格较高,每个电机控制器至少要有6个IGBT模块。其实这个附件的成本并不高,只是我们没有掌握关键技术。再比如纯电动客车中使用的电动空压机,国内企业生产的电动空压机可靠性目前还不能很好的控制,它毕竟涉及整车制动安全,所以我们只能选择原装进口或者合资公司生产的产品。但原装进口产品(如意大利马泰)价格高且无法保证及时交付,而合资企业的中方又没有核心技术,只能做支架和外壳等附加值较低的零部件。总之,这些共性的技术问题需要国家层面来组织攻关,而客车企业则针对目标客户进行个性化的技术开发更为现实。”张卫林建议道。 

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