近幾年,純電動城市客車的發(fā)展速度突飛猛進,國內(nèi)各大城市均加快了以純電動城市客車替代傳統(tǒng)動力客車的步伐。但記者在日常乘車過程中,時常會聽到乘客的抱怨,而抱怨的焦點主要集中在車內(nèi)座位少,通達性不夠理想上。
目前,國內(nèi)多數(shù)純電動城市客車普遍采取將電池組放置在車輛中部的布局,以12米大型客車為例,由于電池組的布置原因,車內(nèi)大多采取座椅側(cè)向布置的形式。
福田歐輝的一位技術(shù)人員告訴記者:“對于純電動公交客車來說,采用低地板設計,布置電池組之后,會占用一些車內(nèi)空間,因此需要改變座椅布置。目前國內(nèi)的純電動公交客車的設計,確實會對車內(nèi)的通達性產(chǎn)生一定影響。”
城市公交車追求高效率運送乘客,因此需要大開門、低地板,方便乘客進行快速乘降,并保證良好的車內(nèi)通過性和乘坐的舒適性。那么,如何才能優(yōu)化現(xiàn)有設計,使純電動公交客車的車內(nèi)布局更加合理?
■提高電池能量密度是關(guān)鍵
如何才能大幅度改善純電動公交車的車內(nèi)布局?記者采訪到的多家客車企業(yè)異口同聲表示,提高電池能量密度是最為關(guān)鍵的解決方案。
西安金龍汽車有限公司的技術(shù)人員表示:“當前,對純電動公交車內(nèi)部空間影響最大的因素是電池組布置。由于目前電池的能量密度較低,體積和重量較大,為了保證純電動公交車的續(xù)駛里程,需要安置的電池比較多。例如,一輛車整備質(zhì)量18噸,而電池就有2.5噸,載客量減少很多。”
據(jù)他介紹,磷酸鐵鋰電池成箱后,能量密度一般能達到100Wh/kg,三元鋰電池可以達到110Wh/kg。國家提出的目標是到2020年達到300Wh/kg。對于城市公交客車而言,這個指標基本能滿足使用需求。“我們希望電池技術(shù)有革命性的突破,如果電池能量密度提高,電動公交車就不需要裝載這么多電池了,車內(nèi)空間自然會設計得更加合理。”他表示。
在大多數(shù)客車企業(yè)技術(shù)人員看來,優(yōu)化純電動客車車內(nèi)布局,最關(guān)鍵的問題是需要電池技術(shù)取得突破。電池能量密度提高后,純電動公交車的輕量化水平、續(xù)駛里程都會提高。蘇州金龍技術(shù)人員甚至說:“如果電池能量密度大幅度提高,電動客車的一切問題便會迎刃而解了。”
■電池分散或是現(xiàn)階段方案
雖然提高電池能量密度是完善純電動公交客車空間結(jié)構(gòu)的前提條件,但電池技術(shù)的突破并非一朝一夕的事,有沒有什么方法在現(xiàn)階段比較容易做到?
重慶交通大學公共交通學者王健告訴記者:“當客車前部、中部、后部的重量均衡時,運營效率最高。對于純電動公交車來說,就是電池要均衡分布在車輛各處。”他表示,將電池分散放在底盤下面或者車輛頂部,就不會再占用車內(nèi)的空間,車內(nèi)空間更大,客車的均衡性也會有很大提升。
公交客車在進行設計時,主要考慮就是讓車內(nèi)空間擁有更好的通達性。為了保證公交車的內(nèi)部空間,會盡量把電池分散布置,車輛兩軸中間的地板下部、車輛后部、車輪上方以及車頂,都可以放置電池。“以現(xiàn)在的技術(shù),可以做到把電池分散布置、不影響車內(nèi)空間。但是分散布置對于電池的熱管理和防護都較為困難,如果電池集中布置,對電池溫度的控制、防護措施會更好實施。”西安金龍的技術(shù)人員對記者說,“電池的兩種布置方式,各有各的問題,目前沒有兩全其美的解決辦法。”
宇通技術(shù)人員表示,一輛純電動公交客車大概共需要8萬安時到10萬安時的電池,它們由多組80~100安時的小電池組成。以宇通目前的技術(shù),根據(jù)實際需要合理布置電池,完全可以做到不影響車內(nèi)空間。他說:“宇通純電動公交車的乘坐空間和傳統(tǒng)客車相當,甚至比傳統(tǒng)客車理想。”這位技術(shù)人員還表示,宇通有自己的新能源客車質(zhì)量和設計標準,包括新能源客車的安全性、可靠性和舒適性標準,對于內(nèi)部空間設計,要求優(yōu)于,至少不差于傳統(tǒng)動力客車。
不過,記者采訪到的專家和企業(yè)人員都強調(diào),實現(xiàn)電池組的分散布置,電池的安全性能仍有待提高。王健表示:“電池若布置在車輛頂部,受到陽光曝曬,效率會降低,還存在起火的安全隱患,而布置在車輛底盤,對于電池組的防水、防侵入性能還需要加強,這些技術(shù)問題還需研究。”此外,多家客車企業(yè)的技術(shù)人員表示,由于車外環(huán)境變化頻繁,電池組的熱管理和自身的適應能力亦需提高。
■分散式驅(qū)動漸成趨勢
據(jù)記者了解,目前,國內(nèi)純電動公交客車普遍采用的驅(qū)動方式是集中式驅(qū)動。電機放在底盤后部的中間位置,占據(jù)很多面積。“隨著技術(shù)的發(fā)展,以后純電動公交客車會逐步采用分散驅(qū)動形式,即輪邊驅(qū)動或者輪轂驅(qū)動。采用分散式驅(qū)動,不再需要差速器、變速器、傳動軸,既可以輕量化,也可以節(jié)省空間。增加車輛后部通道的寬度,估計可以增加20%的車內(nèi)空間。”王健說,“而且沒有傳動軸,客車地板可以做得更低,乘客上下車更方便。”
蘇州金龍和宇通的技術(shù)人員都表示,研究輪邊驅(qū)動是為了解決驅(qū)動效率的問題,提高能量利用率,對于乘坐空間的擴大只是額外帶來的優(yōu)勢。
據(jù)宇通技術(shù)人員介紹,宇通正在研究分布式驅(qū)動平臺,適合城市公交車,采用輪邊電機、獨立懸架。“輪邊驅(qū)動的潛在優(yōu)勢之一,是兩個驅(qū)動輪之間的車內(nèi)通道寬度比集中式驅(qū)動更寬。”他說,“不過,電動客車分散式驅(qū)動技術(shù)現(xiàn)在還不成熟。現(xiàn)階段,集中式驅(qū)動的安全性、可靠性、舒適性都優(yōu)于分散式驅(qū)動。”
蘇州金龍技術(shù)人員說,2012年便研發(fā)了采用輪邊驅(qū)動的客車,因其成本比較高,目前主要針對海外市場。此外,福田歐輝也完成了輪邊驅(qū)動的樣品車,目前還沒有批量生產(chǎn)。
此外,配裝超級單胎也可在一定程度上使車內(nèi)空間更加合理。王健表示,客車使用超級單胎的主要優(yōu)勢在于,車輛行駛時的阻力減小,燃油經(jīng)濟性更好,降低使用成本。另一方面,則可使車輛后部的通道更寬一些。
宇通和蘇州金龍的技術(shù)人員告訴記者,客車使用超級單胎,摩擦阻力會降低,效率會提高,也可以使車內(nèi)空間進一步優(yōu)化,同時兼有輕量化的作用,但受制于成本、通用性等原因,目前還沒有普及應用。
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