雷洪鈞
(湖北省城市客車工程技術(shù)研究中心)
筆者參加了中國汽車技術(shù)標準委員會電動車分技術(shù)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(shù)要求》的汽車行業(yè)標準審定會。筆者認為這一標準的制定,可以終結(jié)混動公交車或純電動公交車的發(fā)展之爭。下面進行介紹,供同行參考。
一、發(fā)展混動或電動新能源公交車的正反方的理由
①發(fā)展混動公交車的正方觀點是:混動公交車技術(shù)已經(jīng)成熟,節(jié)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(tǒng)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(jié)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(fā)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(jié)構(gòu)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(xù)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(fā)展純電動車”里出不來
我 國新能源汽車發(fā)展的技術(shù)路線是純電驅(qū)動為為主,這是*層面戰(zhàn)略。而基層對開發(fā)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(lǐng)域,意見不統(tǒng)一。 筆者主張發(fā)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(fā)展混動新能源公交車的人理由也有許多,更為現(xiàn)實。
為什么人們對發(fā)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(shù)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*位了且成了發(fā)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(fā)展純電動車”的慣性思維里而出不來了。
我們?nèi)绻Х轮悄苁謾C的做法,把電動公交車車載充電機放在*位,這是客車廠和零部件廠家自己能做事情;再生產(chǎn)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(qū)動電機控制器也可以當車載充電機用
1.驅(qū)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(zhì)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。
圖1電機控制器實物圖
①電機控制器能驅(qū)動電動的運轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn);
②電機控制器能改變電機驅(qū)動電流,從而實現(xiàn)電機速度的轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)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(zhuǎn),避免電流過大給電機過大的損傷。
2. 驅(qū)動電機控制器與電源、電機的邏輯關(guān)系
(1)目前主要三大驅(qū)動電機主要有直流電車、永磁電機、交流電機??刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)與電源、電機的邏輯關(guān)系,如圖2所示。
圖2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與電源、電機的關(guān)系圖
電機控制器的關(guān)鍵技術(shù)是逆變器的功能??梢钥闯?,電源要給電機供電,要經(jīng)過逆變器這個環(huán)節(jié)。大家知道,交流電網(wǎng)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(fā)出軟硬件高度集成的多功能產(chǎn)品
理論上講,公用一個電機控制器,可以開發(fā)出一個軟硬件高度集成的產(chǎn)品,可以實現(xiàn)一臺車對其他車充電,電動車輛對公用電網(wǎng)饋電、對其他用電負載供電。具體做法:
①在傳統(tǒng)驅(qū)動電機控制器基礎上,整合了交流充電技術(shù),實現(xiàn)交流大功率充電,使電動汽車不依賴地面直流充電機,實現(xiàn)隨處便捷充電;
②規(guī)避目前多種充電標準不同的約束,可實現(xiàn)在我國供電大環(huán)境(標準)下給電動汽車充電;
③發(fā)揮電動汽車平衡電網(wǎng)、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(fā)的充放電式電機控制器工作原理
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(shù)要求》汽車標準審定會,是以我國主要開發(fā)的充放電式電機控制器的實際產(chǎn)品為基礎的產(chǎn)品標準。
工作原理是:利用電機控制器的IGBT既進行電機驅(qū)動又進行交流整流、并通過DC/DC升降壓,來實現(xiàn)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(shù)原理如圖3所示。
►電機驅(qū)動:可以實現(xiàn)對車輛電機的驅(qū)動和控制,峰值功率較大可達310kw。實現(xiàn)四象限工作、驅(qū)動電機、回饋發(fā)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,峰值充電功率較大可達90kw;
►離網(wǎng)帶載:VVE可以將車載電池的直流電逆變?yōu)榻涣麟姡鳛閼彪娫?。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(wǎng)放電:可以將車載電池的直流電逆變?yōu)槿?單相交流電,輸送到電網(wǎng),成為智能電網(wǎng)的重要組成部分,削峰填谷,平衡電網(wǎng)。
►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(jié)
1.“比能量低”是一個電池技術(shù)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(fā)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(fā)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(fā)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(wǎng)對純電動公交車的在線充電。
4.發(fā)展純電動公交車,不要去想改變環(huán)境,車廠的精力要放在自己去適宜環(huán)境。
總之,智能手機面對“比能量低”這個電池的技術(shù)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。
摘自:電動汽車資源網(wǎng)