技術解析：純電動客車如何布局才能更加合理？
時間:2016-01-20 10:46來源:中國汽車報網 作者:西顧
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近幾年，純電動城市客車的發展速度突飛猛進，國內各大城市均加快了以純電動城市客車替代傳統動力客車的步伐。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座位少，通達性不夠理想上。
福田歐輝的一位技術人員告訴記者：“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，會占用一些車內空間，因此需要改變座椅布置。目前國內的純電動公交客車的設計，確實會對車內的通達性產生一定影響。”
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，并保證良好的車內通過性和乘坐的舒適性。那么，如何才能優化現有設計，使純電動公交客車的車內布局更加合理？
■提高電池能量密度是關鍵
如何才能大幅度改善純電動公交車的車內布局？記者采訪到的多家客車企業異口同聲表示，提高電池能量密度是最為關鍵的解決方案。
西安金龍汽車有限公司的技術人員表示：“當前，對純電動公交車內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駛里程，需要安置的電池比較多。例如，一輛車整備質量18噸，而電池就有2.5噸，載客量減少很多。”
據他介紹，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，車內空間自然會設計得更加合理。”他表示。
在大多數客車企業技術人員看來，優化純電動客車車內布局，最關鍵的問題是需要電池技術取得突破。電池能量密度提高后，純電動公交車的輕量化水平、續駛里程都會提高。蘇州金龍技術人員甚至說：“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構的前提條件，但電池技術的突破并非一朝一夕的事，有沒有什么方法在現階段比較容易做到？
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，就不會再占用車內的空間，車內空間更大，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空間擁有更好的通達性。為了保證公交車的內部空間，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。“以現在的技術，可以做到把電池分散布置、不影響車內空間。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，根據實際需要合理布置電池，完全可以做到不影響車內空間。他說：“宇通純電動公交車的乘坐空間和傳統客車相當，甚至比傳統客車理想。”這位技術人員還表示，宇通有自己的新能源客車質量和設計標準，包括新能源客車的安全性、可靠性和舒適性標準，對于內部空間設計，要求優于，至少不差于傳統動力客車。
不過，記者采訪到的專家和企業人員都強調，實現電池組的分散布置，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，這些技術問題還需研究。”此外，多家客車企業的技術人員表示，由于車外環境變化頻繁，電池組的熱管理和自身的適應能力亦需提高。
■分散式驅動漸成趨勢
據記者了解，目前，國內純電動公交客車普遍采用的驅動方式是集中式驅動。電機放在底盤后部的中間位置，占據很多面積。“隨著技術的發展，以后純電動公交客車會逐步采用分散驅動形式，即輪邊驅動或者輪轂驅動。采用分散式驅動，不再需要差速器、變速器、傳動軸，既可以輕量化，也可以節省空間。增加車輛后部通道的寬度，估計可以增加20%的車內空間。”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人員都表示，研究輪邊驅動是為了解決驅動效率的問題，提高能量利用率，對于乘坐空間的擴大只是額外帶來的優勢。
據宇通技術人員介紹，宇通正在研究分布式驅動平臺，適合城市公交車，采用輪邊電機、獨立懸架。“輪邊驅動的潛在優勢之一，是兩個驅動輪之間的車內通道寬度比集中式驅動更寬。”他說，“不過，電動客車分散式驅動技術現在還不成熟。現階段，集中式驅動的安全性、可靠性、舒適性都優于分散式驅動。”
蘇州金龍技術人員說，2012年便研發了采用輪邊驅動的客車，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動的樣品車，目前還沒有批量生產。
此外，配裝超級單胎也可在一定程度上使車內空間更加合理。王健表示，客車使用超級單胎的主要優勢在于，車輛行駛時的阻力減小，燃油經濟性更好，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，也可以使車內空間進一步優化，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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