新能源公交客车技术路线及发展趋势分析

新能源公交客车技术路线及发展趋势分析

陈力畅１杜建福２刘清２肖太清１

１上海内燃机研究所２上海汽车商用车技术中心，上海２００４３８

摘要：电动汽车分为纯电动汽车、燃料电池汽车和混合动力汽车，其中混合动力汽车又分为

串联电动汽车、并联电动汽车和混联电动汽车。本文对这三种类型的电动汽车的原理和特点进

行了详细的介绍，并对三种混合动力汽车的特点进行了详细对比，最后对新能源公交客车的发

展趋势进行了分析。

关键词：新能源；纯电动汽车；燃料电池汽车；混合动力汽车

Ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ａｎｄ　ｔｒｅｎｄｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｅｎｅｒｇｙ　ｂｕｓ

ＣＨＥＮ　Ｌｉ－ｃｈａｎｇ１ＤＵ　Ｊｉａｎ－ｆｕ２ＬＩＵ　Ｑｉｎｇ２ＸＩＡＯ　Ｔａｉ－ｑｉｎｇ１

１　Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｉｎｔｅｒｎａｌ　Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ；

２　ＳＡＩＣ　ＭＯＴＯＲ　Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｅｎｔｅｒ，　Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００４３８

Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｉｎｃｌｕｄｅｓ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅ，　ｆｕｅｌ　ｃｅｌｌ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ａｎｄ　ｈｙｂｒｉｄ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　

ｖｅｈｉｃｌｅ．　Ｈｙｂｒｉｄ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｉｓ　ｄｉｖｉｄｅｄ　ｉｎｔｏ　ｓｅｒｉｅｓ　ｈｙｂｒｉｄ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅ，　ｐａｒａｌｌｅｌ　ｈｙｂｒｉｄ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　

ｖｅｈｉｃｌｅ　ａｎｄ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｈｙｂｒｉｄ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅ．　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅｉｒ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ａｎｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　

ａｎｄ　ｃｏｍｐａｒｅｓ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｈｙｂｒｉｄ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅ．　Ｆｉｎａｌｌｙ，　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｔｒｅｎｄｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｅｎｅｒｇｙ　

ｂｕｓ．

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　ｎｅｗ　ｅｎｅｒｇｙ　ｂｕｓ，　ｂａｔｔｅｒｙ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅ，　ｆｕｅｌ　ｃｅｌｌ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅ，　ｈｙｂｒｉｄ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅ

第五届中国智能交通年会暨第六届国际节能与新能源汽车创新发展论坛论文集（下册）

２技术路线及分析

根据所使用的动力源不同，电动汽车大致可分：纯电动汽车①ａｔｔｅ叫Ｅｌｅｃ订ｉｃｖｅｈｉｃｌｅ）、燃料电池电动汽车（ＦｕｅｌｃｅｌｌＥ１ｅｃ廿ｉｃｖｅｈｉｃｌｅ）和混合动力电动汽车（｝矽ｂｒｉｄＥ１ｅｃ订ｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）。纯电动汽车单独靠电池供电，燃料电池汽车以氢气为燃料，混合动力则同时采用电动机和发动机作为其动力装置。

２．１纯电动汽车

纯电动汽车主要由蓄电池、逆变器、电动／发电机等部件组成。蓄电池向电动机提供电能来驱动汽车。在制动或减速时，电机作为发电机来回收能量。其工作原理如下图所示。

＿机械能

日电能

图１纯电动汽车工作原理图

电动汽车其实早在一百多年前（１８８１年）就已出现，比世界上第一辆汽油机汽车的诞生（１８８５年）还要早几年。但由于电动汽车不能适应长距离行驶的缺点，以及电池性能方面的缺陷，发展缓慢。国外电动汽车经过２０世纪７０年代和８０年代的发展，已经积累了大量的经验和成果。进入２０世纪９０年代以来，由于能源危机及空气污染的日益严重，各国政府和汽车公司都清楚地认识到电动汽车将会是最佳的绿色环保产品，因此纷纷投入巨资开发和研制电动汽车，重新掀起了新一轮的电动汽车研发高潮。

２＿２燃料电池汽车

燃料电池汽车主要由燃料箱、燃料电池堆、蓄电池和电动机等部件组成。氢／氧燃料电池的产物只有水，属于零排放或接近零排放汽车。燃料电池的效率随输出功率变化的特性比内燃机更适合于汽车的实际运行。其工作原理如下图所示。

・５６０・日电能

图２燃料电池汽车工作原理图

第６部分综合

目前燃料电池在城市客车上应用的主要技术难点在于：

（１）双动力源系统的实际匹配应用研究；

（２）动力系统内部各总成之间的匹配和动力系统与整车的匹配研究；

（３）电机等关键总成的冷却问题；

（４）总体布置中抗电磁干扰的优化研究；

（５）氢供应及安全系统研究；

（６）高压电安全控制系统；

（７）电池管理系统ＢＭｓ技术。

由于上述技术难点和燃料电池成本问题，目前燃料电池汽车的研发和产业化受到了较多的限制。今后的发展重点应在应用基础研究，包括燃料电池的寿命、燃料电池堆的改进、低温启动、空气杂质的影响、关键零部件的生产、建立燃料电池堆寿命的快速评价方法和模型等等。

２．３混合动力汽车

混合动力汽车根据混合动力驱动的联接方式，分为串联式、并联式和混联式。

２．３．１串联模式

串联式混合动力电动汽车主要由发动机、发电机、驱动电机和蓄电池组等部件组成。发动机仅仅用于发电，发出的电能供给电动机，电动机驱动汽车行驶。发电机发出的部分电能向电池充电，来延长混台动力电动汽车的行驶里程。另外电池还可以单独向电动机提供电能来驱动电动汽车，使混合动力电动汽车在零污染状态下行驶。

图３串联混合动力系统

串联混合动力系统有以下特点：

（１）内燃机与驱动桥间无直接的机械连接，因此车辆行驶速度与内燃机转速无直接关系，内燃机的选择范围较大，同时这种柔性连接使整车的结构布置具有较大的自由度；

（２）内燃机工作状态不受汽车行驶工况的影响，可以始终在其最佳的工作区域内稳定运行，从而具有良好的经济性能和排放性能；

（３）相对其他混合动力系统结构形式，其控制方式比较简单；

（４）由于内燃机的输出需全部转化为电能再变为驱动汽车的机械能，因此需要功率足够大的发电机和电动机；要起到良好的发电机输出功率平衡作用，又要避免电池出现过充或过放，就需要较大的电池容量，对电池性能要求较高；同时增加了空间布置难度。

（５）由于能量传递要至少经过两次转换（机械能——电能——机械能），增加了中间环节，因此能量传递效率较低。

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