雷洪钧
(湖北省城市客车工程技术研究中心)
笔者参加了中国汽车技术标准委员会电动车分技术委员会2015年8月17日在江苏无锡召开的《电动汽车用充放电式电机控制器技术要求》的汽车行业标准审定会。笔者认为这一标准的制定,可以终结混动公交车或纯电动公交车的发展之争。下面进行介绍,供同行参考。
一、发展混动或电动新能源公交车的正反方的理由
①发展混动公交车的正方观点是:混动公交车技术已经成熟,节油效果明显,公交公司用得放心;反方观点是:混动公交车两套系统过于复杂,增加用户维护难度,如果地面的充电设施没有跟上,节油效果并不理想,汽车尾气PM2.5没有解决到位,整个生命周期成本不低。
② 发展纯电动公交车的正方观点是:汽车尾气PM2.5一步到位解决好了,整个生命周期成本不高,结构简单,目前碰到困难,要去克服,不能退却;反方观点是: 由于动力电池比能量离汽车的要求距离较大,汽车充电一次持续里程与传动车相比,差距太大,而充电十分困难,且充电设施的投入大。推广应用可能性不大。
二、不要在“先建充电站(桩)还是先发展纯电动车”里出不来
我 国新能源汽车发展的技术路线是纯电驱动为为主,这是国家层面战略。而基层对开发混动还是纯电动之争,是相当激烈的,尤其在新能源公交车领域,意见不统一。 笔者主张发展纯电动新能源公交车,理由有许多,但是也不充分;主张坚持发展混动新能源公交车的人理由也有许多,更为现实。
为什么人们对发展纯电动公交车依然有担心、有顾虑呢?一是许多专家一再提醒,目前电池比能量不能满足公交车一天的运营里程,二是充电(补电)极其不方便,
“比 能量低”是一个电池技术问题,对实际运营是一个问题。但是智能手机也面临同样的问题,人们却从能早上用到晚呢?其解决的基本方法是,或自带充电器;或自带 一个充电宝;或是在高铁候车室、机场候机室等公共场合设有手机自助充电服务台,供那些没有自电充器(充电宝)的人们用。
我们在推广纯电动公交车时,是不是搞反了?把公用地面充电站(充电桩)建设放到第一位了且成了发展纯电动公交车的前置条件了。
人们陷入到了“先建充电站(桩)还是先发展纯电动车”的惯性思维里而出不来了。
我们如果效仿智能手机的做法,把电动公交车车载充电机放在第一位,这是客车厂和零部件厂家自己能做事情;再生产一些移动充电车,这是电池厂家与车厂要做的增值服务;三是在一些公共场合少许建一些地面直流充电站(桩),这是一些投资商(第三方服务商)要做的一些事情。
三、逻辑上理清了,驱动电机控制器也可以当车载充电机用
1.驱动电机控制器是什么?其功能及作用?
电机控制器是放在一个铝、铜等材质制造的密封盒中控制电动车行驶的主要功能零件。为了避免控制器进水和防尘,对电机控制器进行保护,如图1所示。其主要功能及作用。
图1电机控制器实物图
①电机控制器能驱动电动的运转和旋转;
②电机控制器能改变电机驱动电流,从而实现电机速度的转换;
③对蓄电池电压进行检测,如电机的电压或电流过低,电机控制器就会进行检测,并将数据传送到显示器上;
④电机控制器能过流保护,当电机中流量过大,会使电机停转,避免电流过大给电机过大的损伤。
2. 驱动电机控制器与电源、电机的逻辑关系
(1)目前主要三大驱动电机主要有直流电车、永磁电机、交流电机。控制系统结构与电源、电机的逻辑关系,如图2所示。
图2 控制系统结构与电源、电机的关系图
电机控制器的关键技术是逆变器的功能。可以看出,电源要给电机供电,要经过逆变器这个环节。大家知道,交流电网要给车载电池充电也要用到逆变器。这个逆变器的启到了一个桥的功能。
3. 公用一个电机控制器,可以开发出软硬件高度集成的多功能产品
理论上讲,公用一个电机控制器,可以开发出一个软硬件高度集成的产品,可以实现一台车对其他车充电,电动车辆对公用电网馈电、对其他用电负载供电。具体做法:
①在传统驱动电机控制器基础上,整合了交流充电技术,实现交流大功率充电,使电动汽车不依赖地面直流充电机,实现随处便捷充电;
②规避目前多种充电标准不同的约束,可实现在我国供电大环境(标准)下给电动汽车充电;
③发挥电动汽车平衡电网、削峰填谷,可向外输电的功能,将电动汽车成为有多用途的的移动储能电站。
四、我国自主开发的充放电式电机控制器已具有世界级领先水平
8月17日在江苏无锡召开的《电动汽车充放电式电机控制器技术要求》汽车标准审定会,是以我国主要开发的充放电式电机控制器的实际产品为基础的产品标准。
工作原理是:利用电机控制器的IGBT既进行电机驱动又进行交流整流、并通过DC/DC升降压,来实现大功率交流充放电,是一款集交流充放电、车载充电、电机控制为一体的高度集成的多功能电机控制器。技术原理如图3所示。
►电机驱动:可以实现对车辆电机的驱动和控制,峰值功率最大可达310kw。实现四象限工作、驱动电机、回馈发电制动等;
►整车控制:集成了车辆综合控制策略,将油门、刹车、档位等信息和驾驶员的驾驶欲望进行判断、分析处理,再进行综合控制,以达到对车辆安全可靠控制;
►大功率交流充电:可以直接三相/单相交流充电,峰值充电功率最大可达90kw;
►离网带载:VVE可以将车载电池的直流电逆变为交流电,作为应急电源。当遇地震等自然灾害断电时,可以有效为救灾提供临时应急电力;当家庭停电或开车户外活动时,VVE可以提供照明、微波炉等家用电器的正常用电;
►并网放电:可以将车载电池的直流电逆变为三相/单相交流电,输送到电网,成为智能电网的重要组成部分,削峰填谷,平衡电网。
►车辆对车辆充电:当电动汽车在路上没电抛锚时,另一辆电动汽车可以对该车辆进行临时救援充电,避免了需要拖车的麻烦。
五、总结
1.“比能量低”是一个电池技术问题,对实际运营是一个问题。基本解决思路是,一是车载充电机;二是配备移动充电车;三是在公共场合少许建一些地面直流充电站、充电桩项目。
2. 要开发立足目前供电公司供电标准(380伏、220伏)交流电对车载充电机,是我国发展纯电动公交车的主攻方向;
3.对10米以上纯电动公交车,要开发立足目前供电公司供电标准(380伏、220伏)交流电,通过变换(升压)直流600伏,用滑触网对纯电动公交车的在线充电。
4.发展纯电动公交车,不要去想改变环境,车厂的精力要放在自己去适宜环境。
总之,智能手机面对“比能量低”这个电池的技术问题,有较好的解决办法,纯电动公交车也会较好的解决办法。
摘自:电动汽车资源网