2018年新能源公交客车选型分析报告

２０１８年新能源公交客车选型分析报告摘　要：㊀目前，我国的新能源客车行业以新能源公交为 主战场 ㊂在新能源公交客车十余年的发展过程中，公交企业对于新能源公共汽车技术路线的深入研究，是促进新能源汽车产业健康发展，保障城市公交车安全㊁准点㊁持续等服务功能提升的关键㊂本文通过对新能源公交客车技术路线选型㊁动力电池选型㊁驱动电机选型和智能化设施选型等方面的分析，希冀为客车企业开发适销对路的车型以及公交企业选择适宜的新能源车型提供参考㊂一　新能源成就大公交（一）新能源客车市场连续两年下降㊀㊀２０１５年，新能源客车市场呈现爆发式增长态势，２０１６年继续快速增长㊂进入２０１７年之后，受财政补贴大幅退坡的影响，新能源客车市场开始 拐弯 ，２０１７年市场惨淡，产销量双双下滑㊂２０１８年的新能源客车市场，不同于以往，出现了 先扬后抑 的情况㊂由于２０１８年的新能源汽车补贴政策设置了四个月的过渡期，因此，各家整车企业和运营单位为了获得更多补贴，从政策发布之时就进入了 抢单 状态㊂直到２０１８年６月１２日，２０１８年新能源汽车补贴政策正式实施，由于市场需求被提前透支，行业产销量连续多个月出现下跌态势㊂我国的新能源汽车保有量截至２０１８年６月底已经有１９９万辆，位居世界第一㊂新能源客车在新能源汽车市场上的占比低于新能源乘用车，但在助力行业发展㊁推动公共交通绿色环保等方面起到了领头羊作用㊂不过，未来财政补贴取消后的新能源客车市场如何保持可持续发展，仍然是一大难题㊂新能源客车尤其是纯电动客车存在的造价较高㊁电池能量密度低㊁续驶里程短㊁电池报废处理等问题，急需尽快找到突破口，只有这样才能保证新能源客车获得又好又快的发展㊂（二）新能源客车租赁是“蓝海”市场在新能源客车的推广应用上，城市公交客车新能源化的步伐正在加快㊂自２００９年 十城千辆工程 实施以来，城市公交车由新能源客车替代已经成为现代交通运输的发展潮流，新能源客车的市场份额也随之迅速扩大㊂在运营方面，新能源客车的租赁现象开始频繁出现㊂新能源客车租赁是近十年间才出现的创新性产业，前无古人，后有来者㊂它是共享经济的产物，就像共享单车那样，正在迅猛发展㊂新能源客车租赁是一片 蓝海 市场，各家的 圈地运动 正在进行，竞争十分激烈㊂国有企业㊁民营企业㊁股份制企业㊁中外合资企业等各种经济成分的新能源汽车租赁公司纷至沓来㊂不过，新能源客车租赁市场目前依然处于起步阶段㊂一方面，新能源汽车本身造价昂贵，需要巨大的资金投入才能形成一定规模；另一方面，新能源客车租赁市场要发展起来，需要在全国各地租赁停车场，建立互联网平台，布局充电网络㊁服务网络㊁维修网络㊁应急网络等基础设施㊂当前，新能源客车租赁的发展路线已经基本确定，即以插电式混合动力㊁纯电动车型为主，以租代购与合约租赁两种销售模式并存㊂新能源客车租赁公司可以为上游的整车和电池厂增加销售量，助其回收资金；也可以为下游的运营商提供整车㊁电池等产品的租赁，缓解运营单位一次性购车的资金压力，还能为车辆运营商和电池经营商提供金融支持，助其做大自身产业㊂未来，新能源客车租赁将朝着智能化的方向发展，新能源客车租赁业务对于新能源客车市场也将带来一定的降本增效和节能减排效果，有望获得一定的政策扶持㊂二　新能源公交客车选型研究在新能源城市公交客车的发展过程中，公交企业对于新能源公共汽车技术路线的深入研究，选择适宜的新能源公共汽车，是促进新能源汽车产业健康发展，保障城市公交车安全㊁准点㊁持续等服务功能提升的关键㊂（一）新能源公共汽车技术路线研究根据财政部㊁科技部㊁工信部和国家发改委四部委联合发布的‘关于２０１６ ２０２０年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知“（财建 ２０１５ １３４号），中央财政补贴对象为纳入‘新能源汽车推广应用工程推荐车型目录“的纯电动汽车㊁插电式混合动力汽车和燃料电池汽车㊂其中纯电动汽车又分为快充类电动汽车和非快充类电动汽车㊂其中，纯电动汽车根据电池充电速度分为快充及非快充两类㊂快充类纯电动汽车的充电倍率大于３Ｃ（１小时充满电池额定容量的充电倍率记为１Ｃ，３Ｃ即２０分钟充满电池额定容量），非快充类纯电动汽车的充电倍率小于或等于３Ｃ；插电式混合动力汽车对充电设施的依赖性较低，技术较为成熟，城市工况下运营稳定㊂但由于政策导向的影响，插电式混合动力车型目前占比不高㊂（二）新能源车型技术路线对比1 燃料电池客车燃料电池客车的技术目前还不够成熟，且未形成可靠稳定的氢供应链㊂2 换电式纯电动客车早期在电池技术不成熟的情况下，为了提高车辆使用率，产生了换电式纯电动客车㊂该类客车对换电站等基础设施要求高，设施故障率较高，操作人员多，效率较低㊂随着电池性能的进步，该类客车基本上已无新项目投入㊂3 超级电容客车该车型配置电容器，适合１０公里左右的短线行驶；运行时，首末站充电，线路中途应急补电㊂超级电容客车续驶里程较短，价格高㊂目前，锂电池补电性能显著提升，快充类电动客车及高倍率非快充类纯电动客车已经可以代替超级电容客车运行模式㊂并且，由于现阶段超级电容客车未列入新能源车范畴，国内近期少有超级电容客车投入使用㊂因此，当前新能源公共汽车选型在少量可选插电式混合动力外，主力技术路线选型仍为纯电动汽车技术路线㊂目前国内主要纯电动客车的主流产品为快充类和非快充类㊂快充类具有充电时间小于２０分钟㊁电池衰减小㊁工作效率高等优点，但购车国补少，电池单价贵，谷电利用率低，一次充电续驶里程短㊂低倍率非快充类车型正好相反，购车国补相对较多，电池单价低，谷电利用率高，一次充电续驶里程长；但充电时间长，电池比快充类电池衰减快，工作效率相对较低，要求夜间停车场要具备充电功能㊂（三）新能源公共汽车技术路线选型1 纯电动公共汽车当前，新能源公共汽车技术路线选型重点考虑城市公交枢纽㊁首末站及停保场建设充电设施的条件，以及充分利用谷电降低运营成本等需求㊂城市公交场站能满足夜间充电需求的，可优先选择低倍率非快充技术路线车型；城市公交场站不能满足夜间充电需求的，可依托公交枢纽㊁首末站或临时租地选择快充或高倍率非快充技术路线车型㊂同时，由于国内大多数城市的公交系统均处于公交场站不足的状态，因此，建议采用 高倍率非快充 与 低倍率非快充 兼有的新能源公共汽车技术路线㊂在满足夜间充电的线路投入低倍率非快充车型，提高车辆调度灵活性，并且利用夜间 谷期 电价提高运行经济性；在公交枢纽㊁首末站具备充电条件的线路，则投入高倍率非快充车型，提高公交服务的可靠性㊂另外，受车辆载电量限制，如果部分较长的线路使用低倍率非快充车型不能满足一天运行需求，可利用公交枢纽㊁首末站充电站为低倍率非快充客车进行营运期间快补㊂2 混合动力公共汽车混合动力系统有串联㊁并联㊁混联等模式㊂混联和并联模式的冗余较大，串联系统冗余最小㊂在节能率上，混联模式在特定工况下采用直驱，节能率较高，建议优选混联模式㊂三　新能源客车动力电池选型要求（一）电池关键技术㊀㊀动力电池为公共汽车运营提供源动力，是车辆行驶的 能量包 ，选型上应重点把握以下要点：1 安全性锂离子电池安全性主要取决于厂家的研发层次和工艺水平㊂锂离子电池的安全性分为滥用安全性与现场安全性（自发安全性）㊂滥用安全性指电池受外力破坏时的安全性；现场安全性（自发安全性）指电池生产工艺决定的安全性，这是由产品质量决定的，无法预防，无法杜绝㊂因此，电池制造商的研发技术水平㊁工艺水平㊁品质控制等直接决定了电池在使用中的安全㊂2 动力电池电量要求财政部㊁科技部㊁工信部和国家发改委四部委联合发布的‘关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知“（财建 ２０１８ １８号）对新能源客车的补贴标准做了规定（见表１）㊂其中对电池的技术要求为：一是单位载质量能量消耗量（Ｅｋｇ）不高于表１㊀２０１８年新能源客车补贴标准车辆类型中央财政补贴标准（元／ｋＷｈ）中央财政补贴调整系数中央财政单车补贴上限（万元）６＜Ｌɤ８ｍ８＜Ｌɤ１０ｍＬ＞１０ｍ非快充类纯电动客车１２００系统能量密度（Ｗｈ／ｋｇ）１１５ １３５（含）１３５以上１１ １５ ５１２１８快充类纯电动客车２１００快充倍率３Ｃ ５Ｃ（含）５Ｃ １５Ｃ（含）１５Ｃ以上０ ８１１ １４８１３插电式混合动力（含增程式）客车１５００节油率水平６０％ ６５％（含）６５％ ７０％（含）７０％以上０ ８１１ １２ ２４ ５７ ５㊀㊀注：单车补贴金额＝Ｍｉｎ｛车辆带电量ˑ单位电量补贴标准；单车补贴上限｝ˑ调整系数（包括：电池系统能量密度系数㊁单位载质量能量消耗量系数㊁快充倍率系数㊁节油率系数）㊂０ ２１Ｗｈ／ｋｍ㊃ｋｇ，０ １５ ０ ２１（含）Ｗｈ／ｋｍ㊃ｋｇ的车型按１倍补贴，０ １５Ｗｈ／ｋｍ㊃ｋｇ及以下的车型按１ １倍补贴㊂计算Ｅｋｇ值所需的附加质量按照‘关于２０１６ ２０２０年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知“（财建 ２０１５ １３４号）执行，能量消耗率按‘电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法“（ＧＢ／Ｔ１８３８６－２０１７）测试㊂二是纯电动客车（不含快充类纯电动客车）续驶里程不低于２００公里（等速法），插电式混合动力（含增程式）客车纯电续驶里程不低于５０公里（等速法）㊂三是非快充类纯电动客车电池系统能量密度要高于１１５Ｗｈ／ｋｇ，快充类纯电动客车快充倍率要高于３Ｃ，插电式混合动力（含增程式）客车节油率水平要高于６０％㊂3 动力电池电量衰减要求电池都有性能衰减，目前的技术水平对电池衰减无法抗拒㊂但衰减有快有慢，比选指标一是电池单体衰减率，二是电池组各电池单体的衰减速率的一致性㊂（二）动力电池选型（１）应选择技术水平高㊁工艺好㊁产量大的产品，降低产品现场安全性（自发安全性）的风险㊂同时，动力电池的强度㊁安全㊁防护等级㊁预期使用寿命㊁热管理系统㊁冷却方式㊁维修便捷安全等因素决定了动力电池的使用安全性，选型时应予以考虑㊂（２）动力电池储电量应根据使用经验来选择，且选择电池电量应为所投入线路夏季日运营用电量的１ ６倍㊂对于电池衰减问题，合同应约定质量保证为８年衰减不大于２０％，由电池厂负责维保㊂（３）插电式混合动力系统电池充放电频率高，充放电功率大，因此，应选择高倍率非快充电池或快充电池㊂四　新能源公共汽车驱动电机选型研究目前公交车常用的电机类型是永磁同步电机㊂这主要是基于永磁电机的效率高㊁高效区域宽和体积小，以及电耗低而且维护保养方便等特点㊂纯电动客车的驱动模式可以分为传统的集中式驱动和新兴的轮边驱动㊂（一）驱动电机使用要求驱动电机技术从单电机驱动发展到双电机驱动以及电机与减速器或自动变速器一体化集成，轻量㊁高速和高功率的小型电机与二挡自动变速器的总成正逐步在大型车辆上应用，也即通过高速比的一挡来实现车辆起步㊁爬坡和短时间超车等功能，车辆巡航车速下则采用直驱，以降低车辆电耗，提高车辆速度㊂选择驱动电机主要依据以下原则：1 动力性在考虑额定功率储备的基础上，针对高坡度㊁高速要求的路线，主要考量车辆巡航所需要的额定（连续）扭矩值和额定（连续）功率值㊂通常要求电机的额定（持续）转矩的扭矩密度（电机总重）ȡ４ ０牛米／公斤；电机的额定（持续）转矩与峰值转矩比值ȡ５０％；电机的额定（持续）功率与峰值功率比值ȡ６５％㊂2 经济性主要评价的是ＮＥＤＣ（ＮｅｗＥｕｒｏｐｅａｎＤｒｉｖｉｎｇＣｙｃｌｅ欧洲新驾驶循环）或ＣＣＢＣ（中国城市公交客车循环）工况下的Ｅｋｇ，简单来说就是吨车重电耗㊂同时，还需要考虑维护性成本㊂一般在车辆满载情况下，在ＣＣＢＣ工况下，每吨重量的百公里电耗指标（无空调及辅助设施负载情况下）ɤ４ ０度／吨百公里㊂（二）驱动电机选型当前国内驱动电机技术相对成熟，建议采用专业车用驱动电机产量靠前的品牌，并采用永磁同步电机，可优先考虑轮边驱动㊂对于有爬坡度要求的线路，可以采用带自动变速器的电机总成㊂五　新能源公共汽车智能化设施选型要求及问题新能源公共汽车投入是城市客车技术的一次革命㊂提高新能源公交客车的智能化设施应用率，可以切实提升市民的乘车体验感以及公交的智能化㊁信息化水平㊂当前普遍采用的车载智能化终端及系统有：智能调度系统车载终端㊁视频监控系统㊁信息屏系统㊁车辆实时工况数据监测系统㊁动力电池数据监测系统㊁驾驶行为分析系统㊁辅助驾驶预警系统㊁电子后视盲区辅助系统等，有些还选装了ＷｉＦｉ㊁盲人导乘㊁ＢＲＴ车辆到站提示㊁天气预警㊁智能驾驶辅助系统等㊂但是，在公交车车厢内安装诸多智能系统，特别是多个设备直接发射电磁信号，必须予以系统管理：智能系统根据用户需求由生产商制造，后期搭载在已取得国家工信部目录的公交客车上㊂但是，系统之间及与车辆原有电子设备和动力电线之间是否存在干扰，值得怀疑㊂在问题未全面实验及波频量化证实前，建议采用屏蔽线㊁盒等予以相互隔离；将各个智能设施分类并予以整合集成，对公交㊁交通㊁公安㊁气象及各设备厂智能终端等管理后台统一为一个信道出入口㊂。