題記:財政部9月17日下午發(fā)部通知稱,報經國務院批準,財政部、科技部、工信部和發(fā)改委決定,混合動力公交客車(包括插電式混合動力客車)推廣范圍將25個示范推廣城市擴大到全國所有城市。繼財政部之后,工信部網站9月19日晚發(fā)布《關于擴大混合動力城市公交客車示范推廣范圍有關工作的通知》。
毫無置疑,隨著國務院關于《節(jié)能與新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》出臺以及混合動力市場的放開,國家將會選擇一批節(jié)能減排效果顯著、性能穩(wěn)定的混合動力公交客車產品,由中標企業(yè)在非試點城市內進行推廣,國內各大客車廠已經在摩拳擦掌,躍躍欲試。筆者做為一名一直從事混合動力客車的科研人員,借此之際,淺談一下國內主要客車廠的混合動力技術和市場分布。
國內運行的混合動力客車主要由10家左右的企業(yè)生產,除北汽福田和宇通外其他企業(yè)總產量不到500輛,基本覆蓋2個示范城市,但是各企業(yè)的混合動力客車的批量生產能力建設及實際運行燃料消耗上和預期還有一定的差距,這個差距直接受各個整車企業(yè)對混合動力構型認識深度的影響。目前看來,受國家補助政策(如表1所示,單位:萬元)和各企業(yè)技術能力的進步,深度混合動力客車是將來的發(fā)展趨勢。

以下是國內各車企混合動力公交車的主要構型,其中前面四種混合度較小,在市場表現(xiàn)平平。
串聯(lián)混合動力構型
串聯(lián)混合動力構型國內主要有南車時代、中通、宇通等幾家企業(yè)生產, 其主要優(yōu)點是:具備所有混合動力功能,技術及結構簡單,容易從純電動構型獲得技術繼承,如電池技術有突破后,可以直接向純電動過渡。主要缺點有:整車成本直接受電池成本限制,整車系統(tǒng)效率較低,目前整車油耗在35L/100km左右(以12米級別城市客車國家城市客車典型綜合工況為例,以下同)。
單電機并聯(lián)無變速器構型
在發(fā)動機和電機之間有離合器,電機可以單獨驅動,當車速高于一定限值時,可以由發(fā)動機進行驅動。國內主要有金龍汽車、五洲龍等幾家企業(yè)生產其主要特點是:結構簡單;但是在大部分車速狀態(tài)下僅靠電機純電動驅動,發(fā)動機不能參與工作,電量不能平衡,在城市交通擁堵時尤其突出,爬坡能力較差,不適合高架橋多及路面坡度變化較大的城市。
單電機在變速器后部并聯(lián)構型
電機通過耦合裝置與變速器II軸(即輸出軸)耦合,也常被稱為II軸電機構型,如不采用自動機械變速器(AMT)技術則無法實現(xiàn)純電動功能,國內主要有東風電動車公司、南車時代、金龍汽車等幾家企業(yè)生產,機電耦合變速器由東風公司開發(fā)生產,在國內最早實現(xiàn)批量示范運行,但是無法實現(xiàn)怠速停機等主要混合動力功能。其主要優(yōu)點是:結構技術簡單,可以不依靠AMT技術,較易在傳統(tǒng)車上改裝。適合實現(xiàn)plug-in等附加功能。缺點:難以實現(xiàn)發(fā)動機起停和發(fā)動機工作點優(yōu)化,較難實現(xiàn)深度混合功能。
單電機在變速器前部并聯(lián)
電機通過耦合裝置與變速器I軸(即輸入軸)耦合,也常被稱為I軸電機構型,必須采用自動機械變速器(AMT)技術,國內除一汽集團公司采用自主的單電機雙軸并聯(lián)技術進行生產外、玉柴也進行該技術的研究,而北汽福田、重慶恒通均購買或通過高校轉化美國伊頓(EATON)公司技術進行生產,該構型在國內示范運行車輛最多的構型,目前一汽和北汽福田的整車油耗在30L/100km左右。優(yōu)點是:可以實現(xiàn)發(fā)動機起停、工作點優(yōu)化,行駛助力,制動能量回收,純電動行駛等所有混合動力功能。缺點:結構較復雜,必須依靠AMT技術,回饋制動能力較弱,較難實現(xiàn)深度混合功能構型.
下面兩種構型是目前市場占有率較高和最有發(fā)展?jié)摿Φ膬煞N結構,也是國內未來幾年內混合動力公交車的主要技術平臺。
雙電機無變速器構型
這是一種將串聯(lián)和單電機并聯(lián)無變速器構型疊加在一起的構型。由于第一個離合器的存在,第一個電機可以進行行車助力及純電動驅動,這樣就可以采用兩個較小的電機,其電機總功率和等于串聯(lián)構型的驅動電機功率就能滿足驅動功率需求。通過對兩個離合器分離與結合的不同控制,可以實現(xiàn)串聯(lián)和并聯(lián)的功能,節(jié)油優(yōu)勢明顯高于串聯(lián)和單電機并聯(lián)無變速器構型。國內是宇通客車,采用了這種結構,系統(tǒng)是天津松正生產的混聯(lián)混合動力總成,儲能元件采用的是超級電容。目前僅截止到2012年9月,在國內銷售已達1600余輛,也是今年在混合動力市場占有率較高的一種結構。主要優(yōu)點是:可以實現(xiàn)發(fā)動機起停、工作點優(yōu)化,行駛助力,制動能量回收,純電動行駛等所有混合動力功能,制動能量回收潛力大;缺點是:發(fā)電機功率小,再與低能量密度的超級電容配合,低速爬長坡的能力偏弱。
雙排行星無級變速構型(ECVT)
整車動力系統(tǒng)耦合裝置是由雙排行星齒輪構型,系統(tǒng)中使用了兩個電機,小電機與行星排實現(xiàn)了無級變速功能,而且也實現(xiàn)了發(fā)動機和車輪轉速之間轉速解耦。同時驅動電機對發(fā)動機和車輪轉矩實現(xiàn)了轉矩解耦,為發(fā)動機運行于"最優(yōu)工作曲線"提供了最大的可能。通過合理設計與驅動電機相連的行星齒輪機構的速比,能夠使驅動電機工作于高效區(qū),提高其工作效率。從而在保證整車動力性的前提下,為整車燃油經濟性的提高提供了最大可能性。目前,黃海DD6129CHEV1新型公交混合動力客車采用了中國汽車技術研究中心開發(fā)的CHS雙行星排系統(tǒng),在唐山市已有30輛車在示范運行。優(yōu)點:電功率比高達52.7%。與傳統(tǒng)客車相比,即在起步、低速和怠速狀態(tài)下以電作為動力,而在速度較高時自動轉變?yōu)橐杂妥鳛閯恿ΑT撥嚻鸩、低速和怠速階段不排放廢氣,實現(xiàn)了公交車停車時的"零排放";獨特的"雙行星排"多動力技術的強勢介入,在加速性能上甚至超過了傳統(tǒng)車輛,使其實現(xiàn)了市區(qū)路況比高速還省油、堵車比順暢行駛還省油。缺點:市場運行時間較短,可靠性仍需驗證。
結論:筆者曾經與一些公交公司負責人接觸過,了解到即使國家給了公交公司一次性的補貼,公交公司也不愿意采用新技術。因為此后公交車的運行成本和維修成本都是很大的開銷,混合動力公交車的維修都需要廠家的專業(yè)人員指導,而且整車上的各個配件也不統(tǒng)一,相對傳統(tǒng)車來講,無論人力,物力成本都是翻倍的增長,而且混合動力公交車的故障率高,可能會影響到線路的正常運行。但是任何新生事物的發(fā)展都不能違背其客觀規(guī)律,都要經歷這個過程。目前,受國家利好政策的影響,依據國家四部委的政策,混合動力公交車市場要放開,不再受地方政府的保護,各個客車廠真正的"技術比武"才會到來,百花齊放,適者生存。那些缺乏技術含量,只是打著新能源汽車的幌子撈取國家科研經費的企業(yè)肯定會被市場淘汰,而那些真正研發(fā)出節(jié)油和可靠性高的車企才會牢牢的占據市場,在實際運行中降低混合動力公交車的故障率,提高節(jié)油率。確保將來混合動力公交車即使沒有國家補貼,但是有了銷售量的前提下,成本會逐漸下降。這樣公交車司機才會高興,因為自動檔的車駕駛舒服;公交公司才會高興,因為節(jié)油;客車企業(yè)才會高興,因為有了市場,可以盈利;老百姓才會高興,環(huán)保了,可以呼吸新鮮空氣了;嘿嘿,這才是利國利民的一件好事!
