[科普中国]-电动客车

电动客车是指以车载电源为动力，选配合适的车载蓄电池或电缆供电设备提供电能驱动行驶的客车。电动客车具备良好动力性能、持续行驶里程达500公里、电池使用寿命长（两年以上）而且成本较低、与整车的配备良好。符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。电动客车是国家863计划提出新一代电动汽车技术作为我国汽车科技创新的主攻方向，计划在“十一五”期间，以电动汽车的产业化技术平台为工作重点，力争取得重大突破，抢占新一代电动汽车产业技术制高点，实现交通能源结构的多元化，维护国家能源安全，减轻汽车排放污染，保障社会可持续发展，提高我国汽车工业的自主创新能力，实现汽车工业的跨越式发展。1

电动客车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，有"零污染"的美称。众所周知，内燃机汽车废气中的CO、HC及NOX、微粒、臭气等污染物形成酸雨酸雾及光化学烟雾。

电动客车无内燃机产生的噪声，电动机的噪声也较内燃机小。噪声对人的听觉、神经、心血管、消化、内分泌、免疫系统也是有危害的。但是，使用电动汽车并非绝对无污染，例如使用铅酸蓄电池做动力源，制造、使用中要接触到铅，充电时产生酸气，会造成一定的污染。蓄电池充电所用的电力，在用煤炭作燃料时会产生CO、SO2、粉尘等。但它的污染较内燃机的废气要轻得多。更何况随着技术得发展，可以用其他电池做电动汽车的电源，如发展水电、核电、太阳能充电。1

电动客车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车，特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。

另一方面，电动客车的应用可有效地减少对石油资源的依赖，可将有限的石油用于更重要的方面。向蓄电池充电的电力可以由煤炭、天然气、水力、核能、太阳能、风力、潮汐等能源转化。除此之外，如果夜间向蓄电池充电，还可以避开用电高峰，有利于电网均衡负荷，减少费用。1

电动客车较内燃机客车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小，当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动客车易操纵。

电动客车的困难是蓄电池单位重量储存的能量太少，还因电动车的电池较贵，又没形成经济规模，故购买价格较贵，至于使用成本，有些试用结果比汽车贵，有些结果仅为汽车的1/3，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。

动力电源使用成本高，续驶里程短。

电动客车尚不如内燃机汽车技术完善，尤其是动力电源（电池）的寿命短，使用成本高。电池的储能量小，一次充电后行驶里程不理想，电动车的价格较贵。但从发展的角度看，随着科技的进步，投入相应的人力物力，电动汽车的问题会逐步得到解决。扬长避短，电动汽车会逐渐普及，其价格和使用成本必然会降低。1

它本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物较容易，也已有了相关技术。由于电力可以从多种一次能源获得，如煤、核能、水力等，解除人们对石油资源日渐枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，使发电设备日夜都能充分利用，大大提高其经济效益。有些研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量，正是这些优点，使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个"热点"。

燃料电池是把燃料中的化学能直接转化为电能的能量转化装置，它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能"储电"而是一个"发电厂"。燃料电池也有多种类型，经过多年的探索，最有望用于汽车的是质子交换膜燃料电池。它的工作原理是：将氢气送到负极，经过催化剂（铂）的作 用，氢原子中两个电子被分离出来，这两个电子在正极的吸引下，经外部电路产生电流，失去电子的氢离子（质子）可穿过质子交换膜（即固体电解质），在正极与氧原子和电子重新结合为水。由于氧可以从空气中获得，只要不断给负极供应氢，并及时把水（蒸汽）带走，燃料电池就可以不断地提供电能。

燃料电池的优点是：

燃料电池的能量转换效率可高达60-80%，为内燃机的2-3倍。

燃料电池的燃料是氢和氧，生成物是清洁的水，它本身工作不产生C O和 C O2，也没有硫和微粒排出，没有高温反应，也不产生 N OX。如果使用车载的甲醇重整催化器供给氢气，仅会产生微量的 C O和较少的 C O2。

燃料电池本身工作没有噪声，没有运动性，没有振动，其电极仅作为化学反应的场所和导电的通道，本身不参与化学反应，没有损耗，寿命长。

复合动力电动客车（亦称混合动力电动汽车）是指车上装有两个以上动力源，包括有电机驱动，符合汽车道路交通、安全法规的汽车，车载动力源有多种：蓄电池、燃料电池、太阳能电池、内燃机车的发电机组，当前复合动力电动汽车一般是指内燃机车发电机，再加上蓄电池的电动汽车。

1、采用复合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率，此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。需要大功率内燃机功率不足时，由电池来补充；负荷少时，富余的功率可发电给电池充电，由于内燃机可持续工作，电池又可以不断得到充电，故其行程和普通汽车一样。

2、因为有了电池，可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。

3、在繁华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动，实现"零"排放。

4、有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。

5、可以利用现有的加油站加油，不必再投资。

6、可让电池保持在良好的工作状态，不发生过充、过放，延长其使用寿命，降低成本。 复合动力电动汽车有两种基本的工作方式，即串联式、并联式和串并联（或称混联）式。

有两套动力，再加上两套动力的管理控制系统，结构复杂，技术较难，价格较高。经过多年研究，混合动力电动汽车已开发出一些成功的例子。日本丰田汽车公司1997年12月宣布将复合动力电动轿车 Prius投入小批量商业化生产，该车自重1515kg，装用顶置凸轮轴四缸，1500cc排量汽油机，最大功率42.6kW/4600r/min，带永磁无刷发电机，驱动电机亦为永磁无刷的额定功率30kW，采用氢镍电池，实现串并联控制方式，百公里油耗为3.4L，比原汽油车减少了一半， CO2排量也相应减少了一半，CO、 HC、NOX仅为现行法规允许值的10%，售价每辆216万日元（约15000美元）。 美国克莱斯勒汽车公司1998年2月在底特律展出第二代道奇无畏 ESX2型复合动力电动轿车，该车装用1500cc排量直喷柴油机带发电机，采用铅酸电池，交流感应电机驱动，铝车架，复合材料车身，自重1022kg，百公里油耗降至3.4L。2000年通用，福特，戴姆勒.克莱斯勒已开发出100公里油耗已达到3升汽油或接近3升汽车的样车，只是价格仍较贵。

充电机及Dc/Dc变换器常见故障有：输入欠压/输入过压，输出欠压/输出过压，输出未接电池，过温，短路，正负极反接。其处理需到专业电动汽车维护站，视情况需要维修或更换。

动力电池异常断开情况可能由于：绝缘检测电路故障，需要更换Bms主控盒；绝缘阻抗过低，就需要检查高压线束绝缘状况，检查中控盒绝缘状况；动力电缆母线折断，需要及时更换动力电缆；高压继电器不吸合，就需要及时更换高压继电器；熔断器熔断，需适时更换；Bms故障，需更换Bms主控盒。

动力电池不能正常断开时，可能由于高压继电器粘连，需要更换高压继电器。

单体电池电压的问题，过高，过低及各种不均衡表现，可能由于单体电池受损，也可能由于单体电池连接条松接或松脱。若是电池单体受损便需到电动汽车维护站维修或更换，若是连接条问题，则需及时紧固单体间连接。

电池包温度异常情况检验：电池包温度过高，可能由于冷却风扇或温度传感器故障所致，应检查车辆后部风扇及温度传感器并及时更换；电池包温度过低可能由于周遭气温过低或温度传感器故障，处理需要开启电池加热装置进行加热，并适时检查更换温度传感器；电池包温度不均衡时，可能由于电池箱间连接风管松脱，需要及时紧固连接风管。

Soc异常。Soc过高或过低时，可能由于Soc显示异常或动力电池电量过饱或过少，这就需要及时检查更换显示屏或Bms主控盒，及时检查并对动力电池进行充放电处理。

电流显示异常，可能由于电流传感器或者显示屏以及Bms发送数据故障所致，处理需要及时检查维修，并据需要更换相关配件。

空调异常，原因多半由于高压继电器不能吸合所致，其可参照动力电池异常断开方法处理即可。

车辆及其暖风设备不能正常启动时，可能由于高压继电器不能吸合造成Dc/Dc变换器不能正常工作造成，其处理方式参照动力电池异常断开处理方法处理即可。2

混合动力客车应用前景分析

混合动力客车发展现状经过比较，混合动力汽车在现阶段最具优势，其次是纯电动汽车，最后是燃料电池汽车。

中国是人口大国，政府鼓励优先发展公共交通车辆，以提高运输效率和解决交通拥挤问题，而混合动力汽车的节能、环保优势在城市里表现最突出，因此，发展混合动力电动客车成为电动汽车的第一个突破口。在行业达成共识，混合动力电动客车的研究与产业化如火如荼。下面简要介绍混合动力电动客车的发展情况。

混合动力客车要真正实现商业化销售，必须通过国家公告。可喜的是，2006年2月，东风汽车公司和一汽汽车集团研制的混合动力客车通过了国家公告，从而扫除了商业化障碍。

在“十五”期间，自行研制混合动力客车的公司还有几家，如深圳五洲龙、上海汽车集团、长沙联合等公司，开始介入混合动力客车的公司如雨后春笋，宇通、金龙、福田、申龙等公司纷纷展出了样车。

在传统汽车向电动汽车的过渡时期，混合动力汽车一方面能够环保、节能，另一方面又避免了传统汽车工业已形成的庞大生产规模和基础设施的浪费，因此，混合动力电动汽车在我国将有比较长的生命力和应用前景。大型客车由于体积大，电池、电机易于布置，而且生产批量小，易于改装，是混合动力汽车的突破口。如果技术、标准、政策等措施能及时到位，大型混合动力公交客车将在未来一段时间内占据一定位置。下面从节能、环保、成本、使用效率等方面分析混合动力公交车在最初五年的表现。

混合动力汽车需要大量的新技术支持，这些技术使汽车向智能化方面发展，同时向纯电动和燃料电池汽车过渡，最终解决能源危机。混合动力汽车涉及到的新技术主要有：整车自动控制、信号采集和传输、CAN通讯、LIN通讯、智能仪表应用、AMT应用、故障检测与报警、整车能量分配与热管理、电动附件的广泛应用、能量回馈、高压电安全管理等等。

混合动力汽车的应用是必然的，在中国混合动力公交客车具有独特的优势，是混合动力汽车应用的突破口，但商业化需要一个过程，大批量生产需要各种因素共同促进。电机、电池和控制器的效率仍然影响节油率的提高，电池的可控性和一致性需要进一步提高，电子电器和电控系统的可靠性是中国汽车工业的弱项，还需要很长时间的努力，混合动力的结构需要有新突破，需要用巧妙的机构来实现动力控制。总之，前景是光明的，任务是艰巨的，希望各位同仁共同努力，发挥各自所长，找到独特的解决方案。3