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混合動力大客車市場縱橫談

發(fā)布時間:2009年05月11日 00:00 作者:文彤 來源:商用車與發(fā)動機

    隨著新型混合動力城市大客車的出現(xiàn),具有新柴油機、新型蓄電池、全新結(jié)構(gòu)的混合動力系統(tǒng)等開發(fā)成功,都預(yù)示著混合動力車具有廣闊的前景。

 


    混合動力城市大客車降低油耗并減少廢氣污染。因此,大量的混合動力系統(tǒng)競相登場。在2008第62屆漢諾威國際商用車展(IAA)的展臺上琳瑯滿目,呈現(xiàn)出混合動力系統(tǒng)發(fā)展的最新態(tài)勢。例如利用鋰離子蓄電池、鎳氫蓄電池或者大功率超級電容器作為蓄能器的柴/電串接和并接式混合動力城市客車,以及單客車和鉸接式客車等同臺競技。

 


    城市客車的驅(qū)動結(jié)構(gòu)在歐洲范圍幾乎相同,甚至各零部件可以互換。之前,至多不過是如何在選擇性催化還原技術(shù)(SCR)發(fā)動機和廢氣冷卻再循環(huán)(AGR)發(fā)動機之間進行競爭?,F(xiàn)在,各種不同的混合動力城市客車進入了人們的視線。運輸業(yè)主不得不在這些實踐中略顯成熟的方案中加以選擇。據(jù)悉,這類混合動力城市客車如果以10輛訂貨,則有望獲得政府的資助。

 


    早在兩年前,波蘭公司就以一種混合動力鉸接式大客車出現(xiàn)在第61屆國際商用車展上而令業(yè)界感到吃驚。它是把一種康明斯發(fā)動機與艾里遜變速器連接一起,這款大客車當(dāng)時立即在德雷斯頓大街上行駛。該大客車全盤修訂Solaris Urbino 18混合動力客車的設(shè)計方案。代替早先布置在車中部位置的一個大柴油機,代之把一個小型柴油機(6.7L排量和178kW的康明斯發(fā)動機)直立布置在汽車尾部。艾里遜混合動力系統(tǒng),包括2個75kW的電機、2個離合器和3個行星齒輪機構(gòu)。重量為400kg,代替了以前安裝在柴油機和鉸接式大客車第三從動橋(采埃孚龍門橋或者選用的福伊特橋)之間的傳統(tǒng)變速器。在車頂上于中橋的上方相對于傳統(tǒng)鎳氫蓄電池位置布置冷卻和控制元件。這項改進的混合動力客車比傳統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)節(jié)省柴油在20%以上。

 


    Solaris并接式混合動力系統(tǒng)(Solaris-Parallelhybrids),相對于一臺傳統(tǒng)的柴油機驅(qū)動,這混合動力系統(tǒng)僅僅300kg的超重和大約14000歐元的附加費用。暫時保留著鉸接式大客車商標(biāo)。新一代Solaris Urbino 18 Hybrid在不來梅、漢諾威和慕尼黑市都有它的身影。去年秋季波蘭的波茲南市(Posen)就在Solaris公司的門口作為2008年聯(lián)合國世界氣候大會的東道主。在IAA期間就有人獲得機會在漢諾威城里121線上感受駕駛這輛混合動力客車的樂趣。

 


    Solaris擁有了一個富于經(jīng)驗的合作伙伴——艾里遜公司。在美國,已經(jīng)有1000輛以上裝有艾里遜混合動力系統(tǒng)的混合動力大客車投入使用。美國政府承擔(dān)了大約80%的附加費用,故美國人可以輕而易舉地購買混合動力客車。

 


    艾里遜混合動力技術(shù)的第二家歐洲顧主是在荷蘭。其中VDL公司將于2009年某個時候向土耳其伊斯坦布爾提供50輛Phileas混合動力客車。該客車同樣具有一個艾里遜并接式混合動力系統(tǒng),有一輛車已經(jīng)進行試驗運行。

 


    戴姆勒公司在北美的子公司Orion也具有大約1500臺樣品的Orion VII混合動力系統(tǒng),是一種串聯(lián)式混合動力系統(tǒng),但同樣用其柴油機與電機聯(lián)接,柴油機不直接參加工作,由柴油機帶動電機(發(fā)電機)驅(qū)動車輪。多余電力被儲存在傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池里。雖然這也能省油達到5%,但Orion只達到歐洲傳統(tǒng)柴油機客車的油耗水平。

 


    奔馳Citaro G混合動力客車具有一個特別高要求的串接式混合動力系統(tǒng)。在其鉸接式大客車上的兩個后橋均是從動橋,分別由最大功率各為80kW的輪轂電機驅(qū)動。為此目的而由采埃孚公司提供專門的“輪軸-電機組合體”(Achs-E-Motor-Kombination),具有2級減速功能。

 


    在串接式混合動力系統(tǒng)中其柴油機帶動發(fā)電機工作并只產(chǎn)生電力驅(qū)動汽車,因而一個僅4.8L排量和160kW功率的4缸機就足夠了。因此,發(fā)動機重量得以減輕,總重還不到傳統(tǒng)12L排量直列6缸發(fā)動機的一半。柴油機給鋰離子蓄電池充電,后者具有更高能量密度和更好儲電能力的優(yōu)點。不過在使用壽命方面卻要打個問號,因為設(shè)計師是以大客車使用壽命的一半作為出發(fā)點來設(shè)計的。

 


    2008年底,在斯圖加特對混合動力大客車進行了用戶試驗。今年,繼另外10輛混合動力鉸接式大客車之后,一種非鉸接式單客車可能在這個基礎(chǔ)上進行研究,但是目前尚未列入研究項目。

 


    其間,德國的混合動力系統(tǒng)供應(yīng)商采埃孚公司也開發(fā)了一種并接式混合動力系統(tǒng)。它是從自動變速器中取消液力變矩器,換進一個混合動力驅(qū)動單元。120kW的功率對于單客車甚至鉸接式客車也足夠。從2011年起,這種混合動力系統(tǒng)可以得到應(yīng)用。

 


    福伊特公司也在不久前致力于并接式混合動力系統(tǒng)的開發(fā)工作。在自動變速器旁邊布置一個最大功率150kW的輔助電機,并通過一個齒輪傳動進行工作,稱之為Diwahybrid。去年已經(jīng)在美國做了實用性試驗,計劃于2010年開始成批生產(chǎn)。

 


    為此,福伊特公司的并接式混合動力系統(tǒng)在成批生產(chǎn)時間上超過取名Elvodrive的串接式混合動力系統(tǒng)。后者也同樣是150kW功率,在前幾年就已經(jīng)首次亮相了,但要在2011年才投入成批生產(chǎn),用戶是 斯堪尼亞公司。該公司于去年底在斯德哥爾摩對若干輛裝串接式混合動力系統(tǒng)的大客車做了用戶試驗。今年接著對其它客車進行試驗。

 


    這是一種長13.7m、采用斯堪尼亞公司Omnilink底盤的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)單客車。與2007年展示的模塊式結(jié)構(gòu)混合動力客車不一樣,斯堪尼亞公司這款混合動力客車的特點是以乙醇做燃料。斯堪尼亞公司打算利用這種混合動力客車降低油25%,其基礎(chǔ)是一臺199kW功率的9L排量發(fā)動機。它可以選用柴油機結(jié)構(gòu)型式,也可以用天然氣結(jié)構(gòu)型式。超級電容器作為蓄電器。與眾所周知的蓄電池系統(tǒng)不同,這種超級電容器(蓄能器)的設(shè)計使用壽命,其出發(fā)點是達到一輛公共大客車使用壽命的一半。

 


    沃爾沃和斯堪尼亞這兩個瑞典公司以往研發(fā)產(chǎn)品的思路不盡相同。在第62屆商用車展上,沃爾沃7700混合動力大客車首次登臺,它是以I-SAM命名的并接式混合動力城市客車。沃爾沃立足于自制混合動力系統(tǒng),其電機布置在離合器和自動變速器之間,它具有118kW功率和800Nm扭矩。且采用5L排量的4缸柴油機,其功率和扭矩分別為154kW和800Nm。
小型柴油機布置在車尾部左下方。這款混合動力城市大客車在起動、低速行駛時,是由電機驅(qū)動,而在正常行駛時由柴油機驅(qū)動,加速時由柴油機和電機同時驅(qū)動。在減速和制動時,制動能量由電機/發(fā)電機將機械能變?yōu)殡娔軆Υ嬖谛铍姵貎?nèi)。因此由電機驅(qū)動時其行駛噪聲低,無廢氣排放。這輛12m長的大客車總質(zhì)量達到18.9t,有95個乘客座位,采用鋰離子蓄電池。去年,沃爾沃提供了3輛混合動力車到倫敦進行首次用戶試驗,估計能節(jié)省燃料30%。

 


    混合動力在Irisbus公司作為重點項目。其中Hynovis混合動力概念大客車在展會中展示。該公司在用于城市交通的Hynovis混合動力大客車項目上采用單客車。Hynovis混合動力大客車已經(jīng)于2008年在巴黎進行了運行試驗。該車采用包括動力系統(tǒng)、重量優(yōu)化、降低滾動阻力等技術(shù),預(yù)計省油達30%。

 


    在降低油耗30%之中,絕大部分(23%)由“起動—停止”機構(gòu)和特殊的液壓機構(gòu)獲得。這種與Poslain共同開發(fā)的液壓機構(gòu),其液壓裝置用來回收制動能量,在起步和停車時使柴油機不工作。Irisbus Hynovis混合動力系統(tǒng)采用依維柯公司6L排量162kW功率以及EEV標(biāo)記的Tector 6缸發(fā)動機。動力傳遞采用一種普通的自動變速器。整個動力單元布置在汽車尾部。

 


    這種混合動力客車還通過重量優(yōu)化結(jié)構(gòu)來省油。據(jù)稱,它比傳統(tǒng)的城市大客車輕1t左右,可節(jié)油5%。此外,該車在降低滾動阻力方面可省油2%。

 


    三軸Hynovis大客車具有2個裝獨立懸架和輪胎規(guī)格為265/55R-17.5的轉(zhuǎn)向前橋。第三橋也同樣是轉(zhuǎn)向橋,裝用規(guī)格為385/55R-22.5的超寬單胎。

 


    當(dāng)然,由于混合動力大客車價格不菲,有點不盡人意。曼公司技術(shù)部主任Schaller提出另一種觀點。他估計一輛混合動力單車的額外費用為70000歐元,并可按大約5年的分期償還時間。一言以蔽之,基于優(yōu)化值和經(jīng)驗,曼公司的串聯(lián)式混合動力客車在紐倫堡的實用性運行中已經(jīng)證明性能可靠。

 


    在柴油機上,曼公司立足于自己在“獅之城”(Lion’s City)車上長期證明可靠的191kW功率的D8機型,2個75kW的電機連同一個動力分配變速器(Summiergetriebe)。

 


    采用超級電容器(Supercaps)來存儲電能。其優(yōu)點是,充電快、使用壽命長,然而存儲容量有限,不能夠通過電力進行長距離運行。

 


    曼公司的單客車(Solobus)在2010年開始成批生產(chǎn)之后一年,將后續(xù)推動一種混合動力鉸接式大客車。其混合動力系統(tǒng)的附加費在110000歐元左右。與此同時,曼公司也在關(guān)注其它混合動力技術(shù),開發(fā)并接式混合動力系統(tǒng)。曼公司預(yù)見到混合動力客車的光輝未來,在2015年之前,將把其在德國城市大客車新批準(zhǔn)登記數(shù)量提高到大約30%40%。這樣,每年要生產(chǎn)大約200300輛混合動力大客車。

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