電動(dòng)商用車系統(tǒng)工程技術(shù)體系及關(guān)鍵技術(shù)研究

劉成東

(山東浩睿智能科技有限公司，煙臺(tái)，264100)

發(fā)展新能源汽車已成為全球共識(shí)。我國(guó)從“十二五”時(shí)期開始，便重視新能源汽車的整車關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵零部件的攻關(guān)，其中一些技術(shù)已處于世界先進(jìn)水平?，F(xiàn)階段，以純電動(dòng)為代表的新能源汽車的推廣應(yīng)用規(guī)模在不斷增長(zhǎng)，新能源汽車行業(yè)發(fā)展已步入快車道。其中，電動(dòng)商用車的應(yīng)用領(lǐng)域和市場(chǎng)規(guī)模迅速拓展，并出口到海外，走出了具有鮮明特色的發(fā)展道路。

1 電動(dòng)商用車系統(tǒng)工程技術(shù)體系

在電動(dòng)商用車(包括客車、卡車、專用汽車)方面，其發(fā)展應(yīng)用規(guī)模往往會(huì)被制造成本、動(dòng)力電池等因素所影響，因此應(yīng)從系統(tǒng)工程這一角度做好它的規(guī)劃應(yīng)用。在其技術(shù)體系內(nèi)，主要涉及電動(dòng)商用車平臺(tái)、實(shí)時(shí)運(yùn)營(yíng)監(jiān)管系統(tǒng)和充換電基礎(chǔ)設(shè)施，它們互相支撐，可以將電動(dòng)汽車在充電時(shí)間、續(xù)航里程等方面的需求順利解決。

純電動(dòng)汽車較早在城市公交領(lǐng)域得到大規(guī)模示范應(yīng)用，純電動(dòng)城市客車的 發(fā)展即體現(xiàn)了這一技術(shù)體系的概念。圖1為目前在我國(guó)普遍應(yīng)用的純電動(dòng)城市客車，通過“零排放”形式，體現(xiàn)了人文、科技和綠色的理念。在相關(guān)企業(yè)、機(jī)構(gòu)的共同努力下，快速、智能的充換電站建設(shè)等方面不斷取得新的突破，整車的設(shè)計(jì)理論、核心技術(shù)等也實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)創(chuàng)新。如今，純電動(dòng)汽車也開始在環(huán)衛(wèi)、工程等領(lǐng)域有所應(yīng)用，其技術(shù)體系也獲得了發(fā)展與完善。

圖1 目前已經(jīng)在公交領(lǐng)域普遍應(yīng)用的純電動(dòng)城市客車

2 電動(dòng)商用車系統(tǒng)工程關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

在這一系統(tǒng)工程內(nèi)，關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用會(huì)涉及電動(dòng)商用車平臺(tái)技術(shù)、實(shí)時(shí)運(yùn)營(yíng)監(jiān)管系統(tǒng)和充換電的基礎(chǔ)設(shè)施等內(nèi)容，具體如下。

2.1 電動(dòng)商用車平臺(tái)技術(shù)

在電動(dòng)商用車的系統(tǒng)體系內(nèi)，此類技術(shù)屬于關(guān)鍵的子系統(tǒng)，經(jīng)過長(zhǎng)期研究及發(fā)展，已經(jīng)形成一套完整、成熟的技術(shù)鏈條，其中主要涉及整車系統(tǒng)集成等技術(shù)，打破了以往主要做改裝設(shè)計(jì)的思路，開發(fā)了能對(duì)電池箱即時(shí)更換的技術(shù)，促進(jìn)了動(dòng)力傳動(dòng)、冷暖空調(diào)等技術(shù)的一體化，也順利解決了整車輕量化方面研究比較停滯等問題，促進(jìn)了自主電動(dòng)車的創(chuàng)新發(fā)展。此外，在數(shù)字化技術(shù)支持下，傳統(tǒng)技術(shù)中共享數(shù)據(jù)、車輛協(xié)調(diào)及控制等問題也被有效解決，當(dāng)下可以實(shí)時(shí)自動(dòng)完成整車故障、隱患監(jiān)控診斷，保障了整車安全。而在電池成組技術(shù)中，應(yīng)用模塊化封裝等技術(shù)，使得操作人員能在電池箱內(nèi)對(duì)動(dòng)力線等快速更換，實(shí)現(xiàn)了對(duì)線的同步、自動(dòng)插接，順利解決了電動(dòng)商用車內(nèi)的長(zhǎng)期問題，提高了成組電池的實(shí)際使用壽命。圖2為一種電池模塊化裝置的制作方法。最后，在冷暖系統(tǒng)的控制等方面，當(dāng)下也超越了傳統(tǒng)技術(shù)，解決了整車空調(diào)制冷劑泄漏等問題，保障了空調(diào)效果，也落實(shí)了節(jié)能觀念。

圖2 一種電池模塊化裝置的制作方法

2.2 實(shí)時(shí)運(yùn)營(yíng)監(jiān)管系統(tǒng)

在新能源類型汽車技術(shù)發(fā)展下，一些相關(guān)的技術(shù)理念也不斷成熟，并被投入使用。在電動(dòng)商用車系統(tǒng)內(nèi)，其監(jiān)管系統(tǒng)同樣在不斷成熟，以政府、企業(yè)等為監(jiān)控主要模式的監(jiān)管技術(shù)，變成了商用車系統(tǒng)內(nèi)比較重要的子技術(shù)，可以有效檢測(cè)車輛運(yùn)行的安全，及運(yùn)行的規(guī)范性，實(shí)現(xiàn)對(duì)消耗、車輛里程等的實(shí)時(shí)檢測(cè)，在其檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)，各檢測(cè)主體也要負(fù)責(zé)檢測(cè)不同內(nèi)容，檢測(cè)活動(dòng)的側(cè)重點(diǎn)同樣存在差異，這能共同地維護(hù)車輛的安全使用。

2.3 充換電基礎(chǔ)設(shè)施

在電動(dòng)車的研究和發(fā)展中，充電時(shí)間較長(zhǎng)、利用效率低下、有安全隱患等，都屬于需要重點(diǎn)研究的問題。而充換電的基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)，便能將上述問題順利解決。在傳統(tǒng)電池方面問題處理中，主要是利用快速充電、電池箱的快速自動(dòng)更換等方法。在快速更換類型方案中，一般是在快速更換區(qū)內(nèi)，以自動(dòng)更換的機(jī)械快速更換電池，常用方法是分箱組合方法，更換電池只需5 min。在換電模式內(nèi)，規(guī)劃建設(shè)比較重要，此外，互聯(lián)共享等技術(shù)內(nèi)容，也屬于此項(xiàng)技術(shù)內(nèi)比較關(guān)鍵的內(nèi)容，會(huì)和其可行性等有密切聯(lián)系?，F(xiàn)階段的很多企業(yè)都在研究、實(shí)施大功率式充電技術(shù)，在一些跨國(guó)大型車企內(nèi)，也提出大功率的充電需求，如1 000 V等，電動(dòng)商用車用戶會(huì)對(duì)此類需求更為需要，而此類需求會(huì)源自用車習(xí)慣等要求。在現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)對(duì)大功率充電模式方面的研究比較重視，這和電網(wǎng)運(yùn)行、行車安全都聯(lián)系密切。但大功率式充電模式會(huì)影響成本控制，和當(dāng)下成本預(yù)估相比，其成本預(yù)估會(huì)成倍增加，而這和大功率式充電中電控單元、電池系統(tǒng)等有聯(lián)系。雖然此類充電模式容易增加成本，但它也有充電安全、整車效益高等優(yōu)勢(shì)，這遠(yuǎn)非傳統(tǒng)充電能比，所以它也屬于必然、可行的一類發(fā)展趨勢(shì)。圖3為大功率充電樁示意圖。

圖3 大功率充電樁示意圖

2.4 技術(shù)應(yīng)用展望

首先，應(yīng)該提高整車智能化水平，并對(duì)智能駕駛、整車控制等技術(shù)進(jìn)行研究。在電動(dòng)汽車的未來發(fā)展中，智能化將是其發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，這也是提高整車性能的技術(shù)抓手，關(guān)鍵技術(shù)包括整車的智能化輔助駕駛、網(wǎng)聯(lián)整車的控制器等。對(duì)相關(guān)技術(shù)重新設(shè)計(jì)以及開發(fā)，讓整車可以變得更為安全、可靠。

其次，提升整車的動(dòng)力性。對(duì)電驅(qū)動(dòng)的高效系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)，進(jìn)一步提高整車的動(dòng)力性能，并降低能耗，對(duì)電機(jī)及其控制器等會(huì)有較高要求。其中的關(guān)鍵技術(shù)包括高密度的電機(jī)、控制器等，高集成度、高效的電驅(qū)動(dòng)分布式系統(tǒng)，也變成可行的一類技術(shù)方案。

再次，突破低溫禁區(qū)，對(duì)高效的熱泵空調(diào)技術(shù)進(jìn)行研究。在夏季、冬季，電動(dòng)車內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)屬于耗能的主要部件；而使得空調(diào)系統(tǒng)提升制熱、制冷的效率，屬于促進(jìn)整車節(jié)能、提高續(xù)駛里程的有效舉措。在現(xiàn)階段，低溫增焓的技術(shù)具備節(jié)能、高效的明顯優(yōu)勢(shì)，在嚴(yán)寒的條件下也能提高汽車性能，屬于升級(jí)電動(dòng)商用車的關(guān)鍵技術(shù)。而通過相關(guān)技術(shù)支持，低溫增焓式的空調(diào)在低溫制熱方面的能效，會(huì)比預(yù)期效果更好，在-15 ℃條件下，制熱能力能夠得到提高，即使在-25 ℃同樣能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可以滿足嚴(yán)寒時(shí)使用汽車的供暖要求。

最后，應(yīng)該對(duì)全氣候類型動(dòng)力電池等技術(shù)進(jìn)行研究，提高動(dòng)力電池的能量密度、安全性以及降低成本都十分重要。在低溫環(huán)境中，鋰離子類的動(dòng)力電池會(huì)有能量密度降低的狀況，它在低溫時(shí)的應(yīng)用會(huì)受嚴(yán)重限制。而全氣候類動(dòng)力電池屬于電池的新型技術(shù)，它能將低溫中電池在性能上的局限突破。在此類電池內(nèi)，會(huì)有一片鎳片，能以更少的電能在零下環(huán)境中完成電池的自加熱，在電池的溫度有所上升后，它也會(huì)自動(dòng)停止加熱，不會(huì)損失更多能量。此技術(shù)可以大大提升傳統(tǒng)電池在嚴(yán)寒工況下的功率，也不會(huì)使得電池減弱常溫中的壽命和性能。

3 結(jié)束語

綜上所述，電動(dòng)商用車系統(tǒng)工程技術(shù)體系屬于復(fù)雜概念，在新能源等理念發(fā)展下，此系統(tǒng)也會(huì)獲得不斷發(fā)展，整車也能提高智能化的水平，車輛的綜合性能也能獲得提升。本文主要分析了它的技術(shù)體系及關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)鍵技術(shù)主要有電動(dòng)商用車平臺(tái)技術(shù)、實(shí)時(shí)運(yùn)營(yíng)監(jiān)管系統(tǒng)和充換電的基礎(chǔ)設(shè)施等方面，期望共促這方面的技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步。