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筆者參加了中國汽車技術標準委員會電動車分技術委員會2015年8月17日在江蘇無錫召開的《電動汽車用充放電式電機控制器技術要求》的汽車行業標準審定會。筆者認為這一標準的制定,可以終結混動公交車或純電動公交車的發展之爭。下面進行介紹,供同行參考。
一、發展混動或電動新能源公交車的正反方的理由
①發展混動公交車的正方觀點是:混動公交車技術已經成熟,節油效果明顯,公交公司用得放心;反方觀點是:混動公交車兩套系統過于復雜,增加用戶維護難度,如果地面的充電設施沒有跟上,節油效果并不理想,汽車尾氣PM2.5沒有解決到位,整個生命周期成本不低。
②發展純電動公交車的正方觀點是:汽車尾氣PM2.5一步到位解決好了,整個生命周期成本不高,結構簡單,目前碰到困難,要去克服,不能退卻;反方觀點是:由于動力電池比能量離汽車的要求距離較大,汽車充電一次持續里程與傳動車相比,差距太大,而充電十分困難,且充電設施的投入大。推廣應用可能性不大。
二、不要在“先建充電站(樁)還是先發展純電動車”里出不來
我國新能源汽車發展的技術路線是純電驅動為為主,這是國家層面戰略。而基層對開發混動還是純電動之爭,是相當激烈的,尤其在新能源公交車領域,意見不統一。筆者主張發展純電動新能源公交車,理由有許多,但是也不充分;主張堅持發展混動新能源公交車的人理由也有許多,更為現實。
為什么人們對發展純電動公交車依然有擔心、有顧慮呢?一是許多專家一再提醒,目前電池比能量不能滿足公交車一天的運營里程,二是充電(補電)極其不方便,
“比能量低”是一個電池技術問題,對實際運營是一個問題。但是智能手機也面臨同樣的問題,人們卻從能早上用到晚呢?其解決的基本方法是,或自帶充電器;或自帶一個充電寶;或是在高鐵候車室、機場候機室等公共場合設有手機自助充電服務臺,供那些沒有自電充器(充電寶)的人們用。
我們在推廣純電動公交車時,是不是搞反了?把公用地面充電站(充電樁)建設放到第一位了且成了發展純電動公交車的前置條件了。
人們陷入到了“先建充電站(樁)還是先發展純電動車”的慣性思維里而出不來了。
我們如果效仿智能手機的做法,把電動公交車車載充電機放在第一位,這是客車廠和零部件廠家自己能做事情;再生產一些移動充電車,這是電池廠家與車廠要做的增值服務;三是在一些公共場合少許建一些地面直流充電站(樁),這是一些投資商(第三方服務商)要做的一些事情。
三、邏輯上理清了,驅動電機控制器也可以當車載充電機用
1.驅動電機控制器是什么?其功能及作用?
電機控制器是放在一個鋁、銅等材質制造的密封盒中控制電動車行駛的主要功能零件。為了避免控制器進水和防塵,對電機控制器進行保護,如圖1所示。其主要功能及作用。
①電機控制器能驅動電動的運轉和旋轉;
②電機控制器能改變電機驅動電流,從而實現電機速度的轉換;
③對蓄電池電壓進行檢測,如電機的電壓或電流過低,電機控制器就會進行檢測,并將數據傳送到顯示器上;
④電機控制器能過流保護,當電機中流量過大,會使電機停轉,避免電流過大給電機過大的損傷。
2. 驅動電機控制器與電源、電機的邏輯關系
(1)目前主要三大驅動電機主要有直流電車、永磁電機、交流電機。控制系統結構與電源、電機的邏輯關系,如圖所示。
電機控制器的關鍵技術是逆變器的功能。可以看出,電源要給電機供電,要經過逆變器這個環節。大家知道,交流電網要給車載電池充電也要用到逆變器。這個逆變器的啟到了一個橋的功能。
3. 公用一個電機控制器,可以開發出軟硬件高度集成的多功能產品
理論上講,公用一個電機控制器,可以開發出一個軟硬件高度集成的產品,可以實現一臺車對其他車充電,電動車輛對公用電網饋電、對其他用電負載供電。具體做法:
①在傳統驅動電機控制器基礎上,整合了交流充電技術,實現交流大功率充電,使電動汽車不依賴地面直流充電機,實現隨處便捷充電;
②規避目前多種充電標準不同的約束,可實現在我國供電大環境(標準)下給電動汽車充電;
③發揮電動汽車平衡電網、削峰填谷,可向外輸電的功能,將電動汽車成為有多用途的的移動儲能電站。
四、我國自主開發的充放電式電機控制器已具有世界級領先水平
8月17日在江蘇無錫召開的《電動汽車充放電式電機控制器技術要求》汽車標準審定會,是以我國主要開發的充放電式電機控制器的實際產品為基礎的產品標準。
工作原理是:利用電機控制器的IGBT既進行電機驅動又進行交流整流、并通過DC/DC升降壓,來實現大功率交流充放電,是一款集交流充放電、車載充電、電機控制為一體的高度集成的多功能電機控制器。技術原理如下圖所示。
電機驅動:可以實現對車輛電機的驅動和控制,峰值功率最大可達310kw。實現四象限工作、驅動電機、回饋發電制動等;
整車控制:集成了車輛綜合控制策略,將油門、剎車、檔位等信息和駕駛員的駕駛欲望進行判斷、分析處理,再進行綜合控制,以達到對車輛安全可靠控制;
大功率交流充電:可以直接三相/單相交流充電,峰值充電功率最大可達90kw;
離網帶載:VVE可以將車載電池的直流電逆變為交流電,作為應急電源。當遇地震等自然災害斷電時,可以有效為救災提供臨時應急電力;當家庭停電或開車戶外活動時,VVE可以提供照明、微波爐等家用電器的正常用電;
并網放電:可以將車載電池的直流電逆變為三相/單相交流電,輸送到電網,成為智能電網的重要組成部分,削峰填谷,平衡電網。
車輛對車輛充電:當電動汽車在路上沒電拋錨時,另一輛電動汽車可以對該車輛進行臨時救援充電,避免了需要拖車的麻煩。
五、總結
1.“比能量低”是一個電池技術問題,對實際運營是一個問題。基本解決思路是,一是車載充電機;二是配備移動充電車;三是在公共場合少許建一些地面直流充電站、充電樁項目。
2. 要開發立足目前供電公司供電標準(380伏、220伏)交流電對車載充電機,是我國發展純電動公交車的主攻方向;
3.對10米以上純電動公交車,要開發立足目前供電公司供電標準(380伏、220伏)交流電,通過變換(升壓)直流600伏,用滑觸網對純電動公交車的在線充電。
4.發展純電動公交車,不要去想改變環境,車廠的精力要放在自己去適宜環境。
總之,智能手機面對“比能量低”這個電池的技術問題,有較好的解決辦法,純電動公交車也會較好的解決辦法。
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