在线充电式新能源客车技术方案探讨

　　作为目前低成本、可实现、最经济的新能源车的方案--在线充电式新能源客车技术方案一经问世就收到了业内外的大量关注，在日前举办的"2013在线充电式新能源公共汽车（国际）交流会议"上，湖南南车时代电动汽车股份有限公司总工程师刘凌详细介绍了在线充电式新能源客车技术方案。

　　三种模式打造"买得起用得起"的新能源客车

　　所谓在线充电指的是在车辆运营过程中，采用一定的方式对车载储能系统进行充电，满足一定的续驶里程需求。在线充电有三种基本模式，分别是网电在线充电、车载在线充电和站点在线充电。

湖南南车时代电动汽车股份有限公司总工程师 刘凌

　　网电在线充电在有线网路段，采用线网供电，同时对车载储能系统进行充电；在无线网路段，采用车载储能系统供电。网电在线充电具有需要架设线网，初期建设投入较大，但使用周期长；车辆可部分脱网运行，无需全线路架设线网；车载储能系统可根据线路特点和线网条件灵活匹配，其容量和成本相比普通纯电动客车大幅下降等特点。车载在线充电指的是车辆配备APU系统，在车辆运行过程中，由APU对车载储能系统充电，在收班后由地面充电站充电。而站点在线充电可在起始点站对储能系统进行快速充电，所充的电量满足车辆单趟往返运营的需要。站点在线充电储能系统可根据线路长短进行适用性匹配，能减少储能系统的容量；储能系统需具备5C以上的充放电能力，储能系统的成组寿命需达到一万次以上；

　　同时站点需配备大功率充电设备，在6-10分钟内需充满总容量的80%左右。

　　这三种在线充电方式都是通过选配不同的充电装置对车辆进行充电，同时定制相应的储能系统。之所以强调"定制"是因为储能系统可以根据用户需求实现小型化、低成本化，最后使用通用的纯电驱动的辅助电源、电机驱动系统等通用的技术平台打造在线充电。其根本目的是实现低排放、低成本，打造大家都能够买得起、用得起的新能源客车。

　　复合充电模式更加灵活经济

　　为了让大家更直观的了解到在线充电新能源公共汽车的经济适用性，南车时代电动对全国的近千条公交线路进行了数据分析。分析发现，就网电在线充电而言，在新建线网的情况下，综合考虑城市规划、线网建设投入和电池维护成本等因素，采用部分线路无线网纯电动运行的模式是比较合理的在线充电方案。线网建设是推广网电在线充电的最大困难，但对于已有线网的城市，推广网电在线充电是非常经济的选择。

　　而车载在线充电目前有两种模式，一种是"油电"，一种是"气电"。综合测算下来，其成本要高于网电在线充电，当车辆续驶里程与传统燃油客车相当；适合于单趟里程较长，或在站点不便建设充电设施的城市线路；另外车载在线充电适应性强，在各种城市公交线路中均可应用；并且燃气车载充电式的经济性、节能环保效果明显优于燃油的车载充电式车辆。

　　此外，单趟运营里程越短，储能系统越小，站点在线充电越具有推广价值。而有条件在公交站点建设充电设施的线路是适合这种模式的。同时为提高经济性，储能系统的容量要尽可能与线路里程相匹配。

　　结合站点充电和车载充电，既可在站点进行快速充电，又可在运营过程中通过APU充电。由于配备了车载APU系统，相对于站点式充电车辆，其运行线路适应性更广，运营模式更加灵活；相对于站点式充电，复合充电式车辆可配置更少的储能系统容量，综合经济性较好。南车时代电动对典型公交线路下不同类型在线充电客车经济性进行了对比，对比发现已有线网基础的地方，网电充电式经济性最好，且能实现零排放；复合充电式虽然无法实现零排放，但具有较好的经济性，全寿命周期内的投入是目前普通纯电动的一半；站点充电式随着电池价格的降低，是最较前景的零排放新能源车。

　　南车时代电动的探索之路

　　从2002年至今，南车时代电动共承担20余项国家"863"节能与新能源汽车重大专项课题，形成了南车特色的纯电驱动关键技术。比如电机驱动系统的技术，形成了异步、永磁、集成行星减速器的一体化、轮边等一系列相应的技术路线和技术探索团队。在网电充电上面，南车时代电动的技术团队已经攻克了能量回馈制动的难题。

　　在电控系统方面，南车时代电动已经掌握了整车控制开发的相关技术，并且还在逐代升级，目前已经形成了具有南车时代电动特色的通用化平台。在电池方面，从2002年的铅酸电池一直到今天的碳酸锂电池，也经历了各种探索。少用电池，尽量降低成本是南车时代电动现阶段推广新能源车的目的。在这方面，南车时代电动做了很多工作。

　　在电池系统集成方面南车时代电动也在做总成的工作。在线充电新能源公共汽车对电池总成的要求非常高，如何做好总成以满足公交公司方便布线、方便维修的要求还有大量的工作要做。南车时代电动不仅做系统、部件和整车，还有很重要的业务版块就是做IGBT国产化的工作。现在南车时代电动正在做相应的生产线，如果IGBT能够实现国产化，将大大推进新能源整车技术的进步，以及购车成本的降低。

　　通过上述技术的应用，南车时代电动打造了几大核心系统。2006年推出了交流电机加减速箱的方案；2009年推出了直驱电机、改进版电机控制器加整车控制器方案；2012年推出了集成回馈制动功能电机控制器和永磁电机方案，效率得到不断提升，性能得到不断改进，可靠性也得到了客户的普遍认可。即将推出的是行星齿轮电机集成驱动方案，可降低系统重量20%以上，并且电机控制和整车控制可以集成设计，使系统效率进一步提升，同时电机防护等级可以提高到IP65。

　　目前，南车时代电动累计在科研方面的投入已经达到4亿元，目前有专利100项，为其他客车厂家配套系统及部件产品3500套，销售电动整车2000余台，累计销售近20亿元。在线充电作为低成本、可实现、最经济的新能源车的方案前景十分广阔，南车时代电动将持续探索最佳技术路线，为用户为社会提供更节能、更环保、更经济的产品做出应有的贡献。