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10年一遇的大雪,中国纯电动公交车零下10度运营正常

2018年1月27年的晚上10点,我从武汉经济开发区东风公司3号地铁口出来,漫步走到公交车站,准备转公交回家,却看到一个通知,K1、K2、K3三路小公交(燃油车)已经停运了。理由是这两天武汉下了一场10年一遇的大雪,路面结冰,特别滑。我突然有一种感触,地铁没有停运,公交车却停运,说明公交车运营能力远不如地铁,接而有想起了纯电动公交车的运营情况如何?

从东风公司公交车站起,朝我家小区方向开始步行回家。一边走,路边行人越来越少,越来越感觉冷,接下来,滑跌好几跤。跌了再起来,再跌再起来。不经意从我身边开过来一辆10米的公交车,原来是回场的扬子江汽车公司的纯电动公交车。顿时,一股暖流油然而生,5公里的回家路,我走了2个小时。期间看到多辆陆续回场的扬子江牌纯电动公交车。不知不觉回到家门口,却有一个理念形成,即中国纯电动公交车在零下10度运营正常。

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一、纯电动公交车研发困难重重

经过10年左右的混合动力公交车的研发,却无法到用户(公交公交)的认可。2012年开始纯电动公交车研发。但是纯电动公交车最后能不能得到用户的认可,还是没有谱的。实际上同样也是困难重重。

1.纯电动公交车一次充电持续里程太短了

当时锂离子电池系统能量密度是不到100瓦时/公斤,装1t电池,也不到100度电,而12米纯电动公交车1天运营里程200公里以上,12米纯电动公交车跑一公里要耗电1.2度电。而公交客户却是按运营里程上限提的要求是260公里,于是比亚迪公司12米纯电动公交车装了300度电,即电池3t重,受到同行的批评,即客车总质量有上限有规定的。如果是3t重电池,载客的重量空间必须要减少。

客车总质量有上限是不能突破的,如何办呢?基本办法有3种:

①不可以装3t重电池,就装2t、装1.8t,牺牲一次充电持续里程,请客户理解;

②轻量化吧。轻量化是一个系统工程,保障客车结构不变情况下,其刚性和柔性必须满足国家有关客车的安全标准要求;

③增加充电频次或者提高充电倍率,实际上采用2把枪充电;

在电池比能量不高的情况,开发纯电动公交车,即使零部件可靠,动力系统运行平稳、,也满足不了用户(公交公司)要求的。但是有理由,叫公交公司接受。

①开发纯电动驱动车辆是政府提倡的,纯电动公交车的补贴比混动动力补贴要高许多,公交公司用纯电动公交车的运营补贴也要高一些;

②纯电动公交车比燃油车辆更环保,没有尾气排放;

③纯电动公交车的舒适性比燃油车辆要好一些,没有噪音、震动性小多了,乘客是欢迎的;

客车厂把车辆结构的安全性、动力系统稳定性、可靠性做到基本到位即可,一次里程不到位,充电不便利性,就转移给了公交车公司、充电运营商了。

发展新能源汽车不是客车厂单方面的行为,而是国家要求的,有关下游企业(公司)分担一些也是应尽的义务。在混合动力客车不能做到客户基本满意前提下,转向开发纯电动公交车也是无奈的行为。 

2.纯电动公交车安全性面临严重挑战

100度电装在公交车上,有专家说,这是车上背了一个炸药包,而且车上电压是600V直流,可以说电动公交车是是很危险的。而传统汽车是12V或者24V,对人而言在安全范围内,这是大家耳熟能详的常识。对有多年设计和生产过无轨电车的客车而言,车上600V高压安全措施,还是有经验积累的。动力电池(磷酸铁锂)有没有安全措施?目前一些措施是不是可靠?这对客车厂工程技术人而言,心里没有底。

媒体接连报道,美国特斯拉车辆发生碰撞后,不断地发生火灾事故;深圳在运营的纯电动公交车晚间充电,也发生了火灾事故;一些专家(学者)在不同的高峰论坛上,也披露了不同城市的纯电动公交车发生的火灾事故案例和统计报告。车用动力电池(磷酸铁锂)发生火灾事故内在的因素是什么?外部诱发的要素又是什么?

开发纯电动公交车以前,动力电池(磷酸铁锂)安全与否,客车厂的工程师基本没有思考。后来,电池专家开始普及有关知识了,电动汽车发生安全与否的主要原因是:电解液易着火,其他缘故有:(a)充电器失灵。产生过充,造成电池起火;(b)电池内阻大,过热;(c)电池内部短路。电池受碰撞、刺穿等引起。

知道上面这些知识以后,理解了动力电池是危险品,但是危险等级是非常低的。发生火灾基本要素,用“电”的措施,没有到位。专家告诉大家,动力电池要做到绝对安全措施有:(a)使用不燃的离子液体作电解液;(b)使用陶瓷隔膜不起火。

以上两个措施,电池厂家目前还做不到,但是在动力电池产品质量有保障前提下,客车厂安装动力电池系统时,严格遵守工艺流程,电动客车是比较安全的产品。

3.遇到低温(零下)天气,动力电池(磷酸铁锂),充(放)性能急剧下降

汽车产品和其他工业品有一个明显的不同,汽车是高速移动、全天气候的产品。如果遇到低温(零下)天气,动力电池(磷酸铁锂),充(放)性能急剧下降的话,纯电动汽车的推广应用就无法过长江了,即使湖南冬季也有几天(5天左右)低温在零度下,也可能是零下10度以下。如果无法克服这个不足,发展纯电动汽车,其理由就是不充分的。但是如何解决呢?

①北方地区,尤其天津的新能源动力公司坚持发展混合动力,理由是北方低温(零下)天气是常态,混合动力没有低温问题;

②北方省份,如陕西、东北三省的公交企业,对新能源汽车性能进行考察以后,其结论是,纯电动公交车不适宜长年低温地区,深圳地区推纯电动公交车是可以的,其他多数地区,推纯电动公交车是不可以的,在湖南“长、株、潭”地区,以中车为代表,极力推混合(超级电容)动力公交车。

③在湖北武汉,扬子江汽车集团极力推纯电动在线充公交车,也是在规避动力电池低温问题的原因;

④动力电池厂家积极攻关,以迈科电池为代表,后来推出了“超低温动力电池产品”;

⑤一些电池PACK公司,也积极开发电池热管理系统,既要解决电池高温,又要解决电池低温问题。

全天气候的动力电池,是汽车产品的内在要求,必须通过不同层面、不同方面的技术攻关,予以解决。

二、中国纯电动公交车还面临什么问题?

上面总结了,中国纯电动公交车发展面临三大问题,一次充电里程太短;火灾发生频率太高; 遇到低温(零下)天气,动力电池(磷酸铁锂),充(放)性能急剧下降等。以用户视角来说,基本解决了,可以使用了。但是以汽车工程视角来说,基本解决是不远远不够的。要一个技能目标。

①10米纯电动公交车装载1t以下的电池,一次充电里程要实现300公里以上的目标;

②动力电池自己几乎不会发生火灾,即电池内部不会短路,电池受碰撞、刺穿,不会发生火灾或者爆炸的目标;

③动力电池成本必须要下降到1瓦时/公斤为1元人民币以下的目标。

专家告知大家,以上问题在不久的将来是可以解决的。

三、纯电动公交车发展的极限是什么?

①汽油能量密度大约是12-17MJ/kg(注1兆焦(MJ));锂离子电池是0.46-0.72MJ/kg,即汽油的能量密度是电池的能量密度20-30倍。这个基础理论知识告诉大家,纯电动汽车在汽车产业链中无论如何进行技术攻关,提升其一次持续里程的是有极限的,从机理上,目前动力电池的电动汽车一次持续里程的超过汽(柴)油是没有不可能;

②汽车轻量化也是有极限的,当前纯电动汽车轻量化的基本目的,是多装一些电池,从另一个角度,来提高纯电动汽车的一次里程。但是动力电池还有一个指标即单位体积比能量,汽车体积空间的大小是有规定的,即传统汽车的油箱体积是有规定。一句话动力总量的增加,是不能超过其体积规定的极限;

③纯电动汽车充电时间(快充)也是有极限的。充电是电化学反应,加油是物理过程。目前加油技术已经可以保障整车加油5分基本完成,而一车电池5分钟完成充电任务,必须要求充电倍率为15C。其难点有3点,一是动力电池要有这个性能,二是充电缆比碗口还要粗大;三是充电枪一般人是拿不动的。基于汽车工程而言,3C(20分钟)充电已经是最大极限了,常态下,1C(一个小时)充电,已经是相当不错了。

四、中国新能源汽车的发展总是处于风口中前行

①混合动力的发展开始是串联、接下来并联、后来是混联,大家都有道理;

②是用动力电池?还是用超级电容?或许动力与用超级电容组合?各说各的;

③传统混合动力与纯电动汽车路线之争,一直没有停过;

④盘点2017新能源汽车产量已经实现近80万辆了。万钢部长是中国发展新能源汽车领头人,而在2018年百人会论坛上的话峰有变,”从现在发展的趋势上看起来,内燃机与电动化的相结合,将成为车用动力技术发展的一个新方向“;比亚迪是纯电动公交车技术路线的最大受益者,王传福董事长在会上却建议国家加大对插电式混合动力汽车的政策力度;杨裕生老先生一直说,中国纯电动汽车不环保,提倡增程式混合动力汽车,这一次针对王传福董事长有关支持插电式动力汽车的建议却说,插电式混合动力汽车是假的,是骗钱的。

⑤笔者的观点: 高峰论坛上专家的观点是个人观点,媒体(尤其新媒体)在转发时,往往没有征求专家本人同意。大家都在看,不同声音而言,没有必要去较真。还是要看国家级正式颁发文件政策(如纲要、规划、规定等)。其具体如下:

a)国家最高领导人指出,发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。这是一个总的方向和原则。

b)中国发展新能源汽车的技术路线是纯电动,插电式(含增程式)混合动力、燃料电池三部分。这国务院已经明确的。

c)中国新能源汽车年产规模已经实现近年产80万辆,是世界第一,成绩来之不易,理应倍加珍惜;

d)2020年中国新能源汽车年产200万辆,存量实现500万辆。这是中国政府对全世界的承诺。这个目标是必须要实现的。

总之,发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。他是中华民族复兴的路上的具体内容。在必由之路还有的困难,但是要有梦想,不忘初心,牢记使命,努力前行,就到目的地了。

来源:aniolybiznesu网

作者:雷洪钧

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