中外新能源汽車技術(shù)路線的異同

中外新能源汽車技術(shù)路線的異同

科技部確定的新能源汽車技術(shù)路徑是純電驅(qū)動(dòng)?！笆濉彪妱?dòng)汽車重大專項(xiàng)曾把燃料電池電動(dòng)汽車置于優(yōu)先發(fā)展地位，“十一五”節(jié)能與新能源汽車重大專項(xiàng)中把混合動(dòng)力汽車作為重點(diǎn)，“十二五”期間又把電池動(dòng)力汽車列為重點(diǎn)。未來新能源客車發(fā)展的技術(shù)路線究竟應(yīng)當(dāng)怎么走？這仍然是一個(gè)不確定的問題。

如何認(rèn)識(shí)公共交通電動(dòng)化？

在歐洲，發(fā)展現(xiàn)代無軌電車也是其公共交通電動(dòng)化的重要組成部分，受到重視和鼓勵(lì)發(fā)展，但在中國，無軌電車卻因?yàn)榭罩屑茉O(shè)電線影響市容等原因被限制發(fā)展，國家的新能源客車政策中也沒有把無軌電車作為電動(dòng)客車納入支持范疇。不過，隨著北京、杭州、鄭州等城市開始認(rèn)識(shí)到無軌電車運(yùn)營的有效性，情況正在發(fā)生改變，雙源無軌電車開始駛上街頭。從節(jié)能減排的政策目標(biāo)來分析，把雙源無軌電車列入新能源客車推廣應(yīng)用財(cái)政支持名單是一個(gè)重要的方向轉(zhuǎn)變，電動(dòng)客車領(lǐng)域的各種新技術(shù)（高密度的儲(chǔ)能電池、模塊輕量化車身）必須在性能和成本上有重大突破，并顯著提高公共交通服務(wù)質(zhì)量才可能得到推廣應(yīng)用。

歐洲城市公共交通電動(dòng)化的實(shí)踐表明：首先從小型電動(dòng)客車開始，逐步發(fā)展到中型電動(dòng)客車，最后才示范大型電動(dòng)客車；電動(dòng)化的技術(shù)路線是從混合動(dòng)力開始，進(jìn)而發(fā)展雙源無軌電車和快充式電動(dòng)客車，中遠(yuǎn)期的目標(biāo)是發(fā)展燃料電池客車，歐盟5家主要的客車制造商（戴姆勒、曼、索拉瑞斯、范胡爾、VDL）已共同簽署理解備忘錄要加強(qiáng)推進(jìn)城市燃料電池巴士的商業(yè)化和市場推廣（計(jì)劃2020年投入運(yùn)營500～1,000輛）。目前技術(shù)發(fā)展的趨勢是：動(dòng)力電池供電可能只能是電動(dòng)客車的一種過渡方案，燃料電池可能成為電動(dòng)客車的終極解決方案。

美國、日本和歐洲近年大力發(fā)展混合動(dòng)力巴士:

車型曼L i o n ' s C i t y混合動(dòng)力奔馳C i t a r o G B l u e T e c混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)類型串聯(lián)混合動(dòng)力串聯(lián)混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)曼D 0 8 3 6 L O H C R , E E V , 6 . 9升，1 9 1 k W / 2 6 0 h p O M 9 2 4 L A , 4 . 8升，1 6 0 k W / 2 1 8 h p電動(dòng)機(jī)2 X 7 5 K w西門子異步電動(dòng)機(jī),同步發(fā)電機(jī)輸出功率1 5 0 k W 4個(gè)輪邊電機(jī)輸出功率3 2 0 k W ( 4 X 8 0 k W )，發(fā)電機(jī)輸出 1 6 0 k W能量儲(chǔ)存超電容器鋰離子電池車型沃爾沃7 7 0 0混合動(dòng)力S O L A R I S U r b i n o 1 8 混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)類型并聯(lián)混合動(dòng)力（I -S A M）并聯(lián)混合動(dòng)力（V o i t h D I W A）發(fā)動(dòng)機(jī)V o l v o D 5 E , 5 , 0升，額定功率2 1 0 h p C u m m i n s I S B 6 . 7 2 5 0 H , 1 8 1 k W ( 2 4 6 h p ) , 6 . 7升電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)交流永磁電動(dòng)機(jī)，額定功率1 6 0 h p ，持續(xù)功率 9 0 h p電動(dòng)機(jī)提供8 5 k W持續(xù)功率，最大輸出功率1 5 0 k W能量儲(chǔ)存鎳氫電池超級電容

從能源效率、技術(shù)水平和商業(yè)價(jià)值來說，中小型電動(dòng)客車更適合在當(dāng)下推廣應(yīng)用，中國目前將6～10米電動(dòng)客車列入新能源客車推廣應(yīng)用財(cái)政支持名單，在某種程度上講，是對電動(dòng)客車技術(shù)路線冒進(jìn)的一種理性回歸。

從能源效率、技術(shù)水平和商業(yè)價(jià)值來說，中小型電動(dòng)客車更適合在當(dāng)下推廣應(yīng)用，中國目前將6～10米電動(dòng)客車列入新能源客車推廣應(yīng)用財(cái)政支持名單，在某種程度上講，是對電動(dòng)客車技術(shù)路線冒進(jìn)的一種理性回歸。

混合動(dòng)力在歐美日得到重視

1969年的國際商用車博覽會(huì)上法蘭克福，戴姆勒展出第一輛混合動(dòng)力的電動(dòng)巴士，1979年啟動(dòng)5年期的車型試驗(yàn)，13輛梅賽德斯-奔馳305 OE柴電混合動(dòng)力巴士投入常規(guī)服務(wù)。2008年美國的獵戶座混合動(dòng)力巴士在主要城市的線路上投入服務(wù)，2009年梅賽德斯-奔馳Citaro混合動(dòng)力投入日常運(yùn)營；1991年日本的日野混合動(dòng)力巴士交付8個(gè)城市運(yùn)營。據(jù)派克研究估計(jì)，2018年全球電動(dòng)客車（包括混合動(dòng)力、儲(chǔ)能電池和燃料電池）將超過75,000輛。

不同動(dòng)力的推進(jìn)系統(tǒng)和生命周期

內(nèi)燃機(jī)的能源效率范圍為15%～30%，燃料電池約為46%，而電機(jī)為80%～90%。傳統(tǒng)客車的機(jī)械傳動(dòng)裝置，輸入一千瓦能量而輸出功率不足一千瓦是傳輸過程機(jī)械摩擦的原因，許多能量都損失在額定轉(zhuǎn)速上，車輛高速時(shí)驅(qū)動(dòng)橋所產(chǎn)生的能量損耗約為15%，在額定轉(zhuǎn)速時(shí)所產(chǎn)生的能量消耗約50%，巴士在城市中的運(yùn)營常態(tài)大多是額定轉(zhuǎn)速，其能量損耗巨大。

歐盟為促進(jìn)發(fā)展清潔汽車市場，在需求方面所采取的一個(gè)行動(dòng)就是與供應(yīng)方面建立建設(shè)性對話，分析運(yùn)營商采購清潔巴士所有的關(guān)鍵要素和具體條件，根據(jù)技術(shù)、財(cái)務(wù)、環(huán)境和規(guī)劃方面的參數(shù)進(jìn)行比較公共巴士采用不同技術(shù)（柴油、天然氣和混合動(dòng)力），如可靠性、就業(yè)靈活性、燃料價(jià)格、范圍、廢氣排放、噪聲、額外基礎(chǔ)設(shè)施需求。下表概括了各種燃料巴士的技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)比較。

城市公共巴士采用不同動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)的技術(shù)特征比較:

來源：City of Bremen, Mobility department

不同巴士技術(shù)的壽命周期成本比較：

美國西弗吉尼亞大學(xué)（WVU）關(guān)于巴士壽命周期成本的研究項(xiàng)目小組，分析了100輛40座巴士車隊(duì)12年的壽命周期成本（LCC），其平均速度為20.48公里/小時(shí)，年行駛里程約51.500公里，除駕駛員和管理成本之外，推進(jìn)系統(tǒng)是影響巴士壽命周期成本重要的技術(shù)因素，數(shù)據(jù)顯示柴油巴士、天然氣巴士和混合動(dòng)力巴士的投資成本、運(yùn)營成本和能源成本都有明顯的差異。

除技術(shù)路線和運(yùn)營成本的經(jīng)濟(jì)分析之外，要了解全球公共交通電動(dòng)化的全景，還需要從管理、社會(huì)和政治等角度來分析，而相關(guān)信息爆發(fā)式的增長，很難概況發(fā)展趨勢?？梢钥隙ǖ卣f，電池容量和成本降低的進(jìn)展是顯著的，超級電容越來越受到關(guān)注；歐盟的經(jīng)驗(yàn)是將電池電動(dòng)技術(shù)運(yùn)用于中小型巴士，中國卻是大力發(fā)展大型電池電動(dòng)巴士，不同國家和地區(qū)的電動(dòng)化策略和措施各不相同。

電動(dòng)巴士發(fā)展的基本法則：