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解析宇通节能与新能源客车关键技术

  • 发布时间:2016-01-11 01:32:05  来源:科技日报  作者:佚名  责任编辑:罗伯特

  凭借主持完成的《节能与新能源客车关键技术研发及产业化》项目,宇通首获国家科学技术进步奖二等奖。这让宇通成为中国新能源汽车领域唯一获奖的整车企业,同时也是2015年度唯一一家获奖的整车企业。

  那么,该项目有何过人之处呢?

  据项目第一完成人、宇通客车技术副总监李高鹏介绍,该项目通过高效动力系统、动力电池集成与管理、整车控制与节能三大技术创新,解决了长期制约节能与新能源客车发展的三大技术难题,实现纯电动、插电式和混合动力三大类客车的大规模推广应用。

  原来,在汽车工业可持续发展面临能源与环境挑战的背景下,发展新能源客车面临的技术难题有三点:

  一是关键零部件依赖进口,集成度低,成本高;

  二是动力电池系统寿命短,环境适应性差;

  三是整车能量利用率低,续驶里程短。

  而《节能与新能源客车关键技术研发及产业化》项目可谓有的放矢,一一化解了这三大拦路虎。

  技术创新真正造福社会 利国利民

  截至2015年10月,宇通新能源客车累计推广23796台,推广的产品每年可节油9300万升,节气2亿Nm3,每年可为用户节省燃料费用约14亿,减少碳排放约64万吨,减少PM排放约79吨。

  经过多年对新能源客车技术的不断探索,以及新能源客车在全国150多个城市运营中积累的大量经验和数据,宇通新能源客车产业化也正渐入佳境。

  突破高效动力系统技术 掌握关键零部件

  宇通高建平博士介绍,宇通技术团队面对新能源汽车电磁兼容性差、高压防护难度大等问题,发明出多合一集成控制器,高压节点减少55%,体积减少63%,成本也随之减少43%。

  同时,开发出串并结合的混联系统,使动力传递高效、再生制动回收比例较高。

  “我们了解到,当时国内没有自主动力系统,国外的并不适合我们。于是我们开始自己研发,也曾出现发动机与电机之间的断轴问题,但经过

  反复实验测试,最终克服。”高建平回忆。

  新技术的诞生,也是一个反复出错又反复实验的过程。电磁兼容性问题就是困扰技术团队的大难题。

  “单个零部件都是完好的,但只要将它们组装一起就会互相干扰。”高建平说,比如单个发动机、电转向、电空调整装后问题就来了。

  通过极限工况匹配和多场耦合优化设计,采用非均匀气隙、定子斜槽结构,降低了谐波损耗,提高了电磁负荷,电机转矩密度提高到17Nm/kg,电机最高效率达95%,高效区范围扩展到85%,有效解决整装兼容问题。

  动力电池集成管理技术 延长电池寿命

  宇通技术团队提出基于数据驱动的电池荷电状态(SoC)估计方法,估计误差降低到4%以内,优于行业水平。批量应用结果显示:续驶里程平均延长4%。

  为了增强电池的环境适应性,技术团队发明了一种具有保温、散热和防潮功能的内外箱结构以及综合热管理系统,开发了达到IP67防护等级的动力电池箱,解决涉水安全和高寒区域适应性难题。

  “动力电池是很‘娇气的’,这样做可以保证电池冬天保暖、夏天散热、阴天除湿。目前,在漠河和拉萨、海南的实验显示,宇通电池在-30℃至50℃都可以正常使用。”高建平说。

  整车控制与节能技术 提高能量利用率

  目前,宇通新能源客车基于双MCU的高安全、高可靠整车控制器通过了累计3亿公里可靠性考核,除电磁抗扰性达到国际最高等级,还开发面向功能安全的多动力分配、多模式切换、多能源管理的整车控制策略,综合节油率提高了15%。

  大多数人关心的,是新能源汽车到底能开多远?基于制动强度二次再分、串并联协调的控制策略,宇通开发了一种面向节能与安全的机电复合再生制动控制系统,在实际线路运营平均续驶里程延长40.7%。

  高建平把这一整套新能源客车解决方案比喻成“一盘棋”。“机电接口标准化,关键部件通用化,动力系统平台化是三个非常重要的方面。”高建平说。

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