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解析宇通節能與新能源客車關鍵技術

  • 發佈時間:2016-01-11 01:32:05  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  憑藉主持完成的《節能與新能源客車關鍵技術研發及産業化》項目,宇通首獲國家科學技術進步獎二等獎。這讓宇通成為中國新能源汽車領域唯一獲獎的整車企業,同時也是2015年度唯一一家獲獎的整車企業。

  那麼,該項目有何過人之處呢?

  據項目第一完成人、宇通客車技術副總監李高鵬介紹,該項目通過高效動力系統、動力電池整合與管理、整車控制與節能三大技術創新,解決了長期制約節能與新能源客車發展的三大技術難題,實現純電動、插電式和混合動力三大類客車的大規模推廣應用。

  原來,在汽車工業可持續發展面臨能源與環境挑戰的背景下,發展新能源客車面臨的技術難題有三點:

  一是關鍵零部件依賴進口,整合度低,成本高;

  二是動力電池系統壽命短,環境適應性差;

  三是整車能量利用率低,續駛里程短。

  而《節能與新能源客車關鍵技術研發及産業化》項目可謂有的放矢,一一化解了這三大攔路虎。

  技術創新真正造福社會 利國利民

  截至2015年10月,宇通新能源客車累計推廣23796台,推廣的産品每年可節油9300萬升,節氣2億Nm3,每年可為用戶節省燃料費用約14億,減少碳排放約64萬噸,減少PM排放約79噸。

  經過多年對新能源客車技術的不斷探索,以及新能源客車在全國150多個城市運營中積累的大量經驗和數據,宇通新能源客車産業化也正漸入佳境。

  突破高效動力系統技術 掌握關鍵零部件

  宇通高建平博士介紹,宇通技術團隊面對新能源汽車電磁相容性差、高壓防護難度大等問題,發明出多合一整合控制器,高壓節點減少55%,體積減少63%,成本也隨之減少43%。

  同時,開發出串並結合的混聯繫統,使動力傳遞高效、再生制動回收比例較高。

  “我們了解到,當時國內沒有自主動力系統,國外的並不適合我們。於是我們開始自己研發,也曾出現發動機與電機之間的斷軸問題,但經過

  反覆實驗測試,最終克服。”高建平回憶。

  新技術的誕生,也是一個反覆出錯又反覆實驗的過程。電磁相容性問題就是困擾技術團隊的大難題。

  “單個零部件都是完好的,但只要將它們組裝一起就會互相干擾。”高建平説,比如單個發動機、電轉向、電空調整裝後問題就來了。

  通過極限工況匹配和多場耦合優化設計,採用非均勻氣隙、定子斜槽結構,降低了諧波損耗,提高了電磁負荷,電機轉矩密度提高到17Nm/kg,電機最高效率達95%,高效區範圍擴展到85%,有效解決整裝相容問題。

  動力電池整合管理技術 延長電池壽命

  宇通技術團隊提出基於數據驅動的電池荷電狀態(SoC)估計方法,估計誤差降低到4%以內,優於行業水準。批量應用結果顯示:續駛里程平均延長4%。

  為了增強電池的環境適應性,技術團隊發明瞭一種具有保溫、散熱和防潮功能的內外箱結構以及綜合熱管理系統,開發了達到IP67防護等級的動力電池箱,解決涉水安全和高寒區域適應性難題。

  “動力電池是很‘嬌氣的’,這樣做可以保證電池冬天保暖、夏天散熱、陰天除濕。目前,在漠河和拉薩、海南的實驗顯示,宇通電池在-30℃至50℃都可以正常使用。”高建平説。

  整車控制與節能技術 提高能量利用率

  目前,宇通新能源客車基於雙MCU的高安全、高可靠整車控制器通過了累計3億公里可靠性考核,除電磁抗擾性達到國際最高等級,還開發面向功能安全的多動力分配、多模式切換、多能源管理的整車控制策略,綜合節油率提高了15%。

  大多數人關心的,是新能源汽車到底能開多遠?基於制動強度二次再分、串並聯協調的控制策略,宇通開發了一種面向節能與安全的機電複合再生制動控制系統,在實際線路運營平均續駛里程延長40.7%。

  高建平把這一整套新能源客車解決方案比喻成“一盤棋”。“機電介面標準化,關鍵部件通用化,動力系統平臺化是三個非常重要的方面。”高建平説。

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