2011年7月13日，國家科技部發(fā)布了《國家“十二五”科學和技術發(fā)展規(guī)劃》，明確提出“十二五”期間，全面實施“純電驅動”技術轉型戰(zhàn)略，實施新能源汽車科技產業(yè)化工程。重點推進關鍵零部件技術（電池-電機-電控）、整車集成技術（混合動力-純電驅動-下一代純電驅動）和公共平臺技術（技術標準法規(guī)-基礎設施-測試評價技術）的研究與攻關。

   全面實施“純電驅動”技術轉型戰(zhàn)略，即從國家戰(zhàn)略上講，純電動汽車作為我國新能源汽車發(fā)展主攻方向的技術路線已日漸明確，過去所謂“發(fā)展混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池汽車”多種技術路線似乎可以畫上句號了。“十二五”期間，大型客車生產廠家新能源汽車的研究與攻關重心也要跟隨國家戰(zhàn)略轉型而轉型，即將“純電驅動”大客車研發(fā)放到十分重要的地位。本文將對“純電驅動”大客車研發(fā)的難點進行分析，其意圖是，尋找最佳解決途徑。

   1 汽車研發(fā)的所面臨的基本問題

   一是汽車做功所需動力供給問題，要求動力供給持續(xù)、穩(wěn)定、高效、環(huán)保；二是驅動系統(tǒng)能適合車輛的快、慢、起、,停、加速、減速動態(tài)的運動變化，要求安全、可靠；三是動力供給與驅動系統(tǒng)之間功率傳遞的匹配問題，要求合理且經濟。

   傳動汽車的研發(fā)的背景是，石油類的能源是充足的，“純電驅動”公交大客車研發(fā)背景基于當前石油類的能源不再是充足的，而是相對有限的了，但是電類能源是充足的。傳動汽車研發(fā)與新能源汽車研發(fā)所面臨的基本問題是相同的，不過傳動汽車技術已經較為成熟，但仍在繼續(xù)完善之中，可是新能源汽車技術目前沒有成熟。 

    
   2 純電動大客車產業(yè)化工程從攻關的技術上分為3個層面：

   2.1 關鍵零部件技術（電池-電機-電控）；
   2.2 整車集成技術（混合動力-純電驅動-下一代純電驅動）；
   2.3 公共平臺技術（技術標準法規(guī)-基礎設施-測試評價技術）。

   從社會大分工上講，大型客車生產廠家研究與攻關的重心是整車集成技術，學習和了解關鍵零部件技術（電池-電機-電控）的發(fā)展是前提，積極參與公共平臺技術（技術標準法規(guī)-基礎設施-測試評價技術）的研究也是必須的。

   3 當前關鍵零部件技術（電池-電機-電控）的發(fā)展現狀

   3.1 眾所周知，電池是純電動大客車研發(fā)中瓶頸中的瓶頸

   目前純電動大客車所采用的是大功率、動力型的鋰系列電池。所謂瓶頸說的主要理由有三個：

   3.1.1當前電池技術壁壘較大。因此，從鋰電池電解液的生產、正負極材料的生產到隔膜材料的生產，再到電源管理器件的生產，都有相對多工藝的問題，很難以保證電池的質量、安全以及使用壽命能滿足大客車的使用工況。

   3.1.2 鋰電池的電解液主要成分是六氟磷酸鋰。據文獻報道，它的污染性比干電池的污染性要高出若干倍。如何處理和循環(huán)利用是一大難題。

   2.1.3 電池包里單體電池一致性同樣是一道難題。鋰電池單體的標稱電壓只有3伏。而純電動大客車車用的電壓目前基本是有兩種形式，一種是300多伏，另一種500多伏。3伏的單體電池必須經過多路的串聯（并聯）成組以后才能用于車用。由電池廠家要求電池包在規(guī)格、型號上能統(tǒng)一，便入標準化，大客車廠家要求電池比能量大、比功率高，而體積小，便入車體結構設計和布置。如此眾多的單體電池在高頻繁的充、放電工況下，要保持單體電池一致性，同樣是一道難題。

   4 純電動大客車驅動系統(tǒng)性能要求很高

   20 世紀90 年代前，變頻調速器沒有出來，無軌電車一般都用直流電機調速電機，以適合車輛的快、慢,起、,停、加減速。而現在純電動大客車運行工況相當復雜，要求能夠頻繁地啟動、停車、加速、減速，相對與以前的無軌電車的應用不同了。因此，對驅動系統(tǒng)的要求很高?；疽笫牵冸妱哟罂蛙囼寗酉到y(tǒng)要有較好的動力特性，驅動電機要體積小、質量輕、效率高，不僅具有高的轉速、較寬的調速范圍，而且足要有夠大的起動轉矩，同時要具有動態(tài)制動能力強、能量反饋性能好、使用壽命長的特點。具體地說：

   4.1電動機應具有加速性能好。即瞬時功率大，過載能力強（過載系數應為2～3）；

   4.2電機裝在大客車上的空間較小。在高溫、雷雨等壞天氣及頻繁振動等地惡劣工作條件下，應具有較高的抗干擾能力；

   4.3 電動機應具有寬廣的調速范圍。包括恒轉矩區(qū)和恒功率區(qū)。在恒轉矩區(qū)時，要求低速運行時具有大轉矩，以滿足起動和爬坡的要求；在恒功率區(qū)時，要求低轉矩時具有高的速度，以滿足汽車在平坦的路面能夠高速行駛的要求；

   4.4 電動機應能夠在汽車減速時實現再生制動。要將能量回收并反饋回蓄電池，使得電動汽車具有最佳能量的利用率。

   5 目前純電動大客車可才采用的驅動系統(tǒng)方案較多。其技術含量較高，學習曲線復雜，實施起來，組織難度較大。

   5.1 直流電機驅動系統(tǒng)，其有成本低、易于平滑調速、控制器簡單、控制相對成熟等優(yōu)點。

   直流電機可以用作電動機，也可以用作發(fā)電機。在起動、加速和恒速運行時，電機處于電動狀態(tài)，實現電能到機械能的變換，驅動車輛前進。當電動汽車減速或制動時，要求直流電機處在發(fā)電制動狀態(tài)，即處于再生制動狀態(tài)，給蓄電池充電，實現機械能到電能的轉換。但由于直流電機在運行過程中需要電刷和機械換向器換向，效率和轉速均低于交流感應電機。

   5.2  20 世紀90 年代后，交流電機驅動系統(tǒng)的研制和開發(fā)有了新的突破。

   相比直流電機，交流電機體積小、質量輕、效率高、調速范圍寬、可靠性高、價格便宜、維修簡單方便，在電動汽車上得到了廣泛應用，感應交流電機在電動汽車上應用時，完成車輛的起動、加速和恒速運行，當電動汽車減速或制動時，電機處在發(fā)電制動狀態(tài)，給電池充電，實現機械能到電能的轉換。

   5.3 永磁電機在大電流負載時可導致材料磁性能下降，恒功率控制困難。

   永磁電機有永磁直流電機和永磁交流同步電機兩大類。永磁電機具有高的“功率/質量”比，比其它類型的電機有更高的效率和轉矩，而且極限轉速和制動性能優(yōu)于其它類型的電機。但是永磁材料受溫度影響大，高溫區(qū)易去磁。電動汽車車用永磁電機主要是永磁無刷的。

   5.4開關磁阻電機驅動系統(tǒng)目前用于純電動大客車不多見

   它是由磁阻電機和開關電路控制器組成的機電一體化，磁阻電機轉子上無繞組，適合用于頻繁正反轉及沖擊的負載。功率電路采用的功率開關元件較少，電路較簡單。功率元件與電機繞組串聯，不易發(fā)生短路，因此，成本較低工作可靠，控制電路也較簡單，可實現寬調速、低速大轉矩和制動能量反饋等特性。系統(tǒng)效率高，起動轉矩大，電流小。

   5.5整車集成技術涉及較多的學科，綜合性較強

   整車集成技術對電動大客車制造廠家而言是必須要掌握的。大致要這樣幾個方面：

   5.5.1 純電動大客車整車綜合技術指標的研究。整車可靠性、耐久性優(yōu)良，最高車速≥70km/h，0~50km/h加速時間≤6s，50~80km/h加速時間≤8s，最大爬坡度≥20%；能量消耗率10～11.5kWh/100km，一次續(xù)駛350km以上，城市工況制動能量回收率達到10%以上；加速行駛車外噪聲低于70dB（A）；

   5.5.2新材料和成組應用技術新突破。相對磷酸鐵鋰動力電池而言，要實現快速充電，3-4小時可充電80%；

   5.5.3 整車網絡化控制理論及仿真研究，要實現純電動大客車網絡化控制；
   5.5.4 開發(fā)整車控制器，實現整車智能控制及故障診斷；
   5.5.5  移動通訊技術與發(fā)整車控制器的連接與應用。

   6 實施“純電驅動”技術轉型戰(zhàn)略已有的條件

   6.1電池產業(yè)已經具備支持實施轉型戰(zhàn)略的能力

   清華大學教授，汽車工程系主任，國家863《節(jié)能與新能源汽車》重大項目專家組組長歐陽明高報告，2010年鋰電池的成本已經下降到4塊錢以內，比能量大于每公斤80瓦/時。中國鋰電池的產能已經接近一百億瓦/時，按大概每輛車20個千瓦/時算，大概是50萬臺的能力。按照這個說法，國家全面實施“純電驅動”技術轉型戰(zhàn)略是有國內電池產業(yè)作基礎的。

   6.2經過十多年不同技術路線的嘗試，主流客車廠家認識在統(tǒng)一，“純電驅動”優(yōu)于混合驅動技術。
目前電動公交車種類繁多。一類是混合動力電動公交客車，有串聯的、并聯的、混聯組、插電式的；第二類是純電驅動，有增程式的、電池+電容式的、純電池的。在今年7月20～22日舉辦的2011第二屆中國(昆明)新能源公交客車大賽上，共有20家主流客車企業(yè)的25輛客車參賽。結果表明，以純電驅動的增程式電動客車性能優(yōu)于各種混合動力客車。按照這個結果說明，實施“純電驅動”技術轉型戰(zhàn)略是建立客車廠家十多年實踐的基礎之上。

   7 解決途徑探討

   7..1 “發(fā)展新能源公交車要堅持多種技術路線，讓市場選擇”這一觀點是有害的。

   發(fā)展新能源汽車前10年，我國采取多種技術路線是對的。這是因為前期沒有人實踐經過，必須摸著石頭過河，不能人為的去規(guī)定某一種技術路線。而今天理應對10多年的實踐進行總結，如何發(fā)展發(fā)展新能源公交車，即技術路線必須統(tǒng)一。

   發(fā)展“純電驅動”公交車的技術路線要定下來了。由于新能源公交車自身的技術瓶頸無法在短期里得到較為成熟的解決，其采購資金主要來源還是國家的財政，公交企業(yè)不宜像采購傳統(tǒng)公交那樣，進行所謂的“市場選擇”。

   7.2動力電池產能有了保障，但性能瓶頸的解決有待時日。

   目前動力電池不僅在材料、比能量、比功率、壽命、價格上與國際差距較大，而且在高溫、低溫狀況下，問題時有發(fā)生；還有一個問題，現在新能源公交車上配備動力電池的體積太大（重量太重），對公交車而言，浪費了較多有效載客容量，如果算綜合的經濟賬，是不太經濟的。所以說，發(fā)展增程式電動公交車作為當前“純電驅動”的技術路線是穩(wěn)妥的。

   7..3 純電池式的“純電驅動”是下一代純電驅動汽車的提法是科學的。

   這一觀點，尤其對“純電驅動”公交大客車研發(fā)具有十分重要的指導意義。作為“純電驅動”公交大客車的研發(fā)，基本路線是：

   一是要認識到：由于目前動力電池在材料、比能量、比功率、壽命、價格上與國際差距較大，加之，在高溫、低溫狀況下，問題時有發(fā)生，這些難題不是客車企業(yè)能解決的，

   二是要認識到：“純電驅動”公交大客車必須要有充電的基礎設施作支撐。即使電池的性能完全解決了，作支撐的基礎設施的布局和建設，作為公交大客車的研發(fā)者是發(fā)揮不了太大的作用的。

基于以上兩點，“純電驅動”公交大客車的研發(fā)，近期的重點是：

   （1）發(fā)展增程式純電動公交車，以適應當前社會環(huán)境的現實，繞過當前“換電模式”與“充電模式”之爭，促進動力電池產業(yè)的進步。

   （2）同時積極開展全電池式“純電驅動”公交大客車的研發(fā)，以促進當前社會環(huán)境的改進，即拉動基礎設施的布局和建設。

   8 “純電驅動”公交大客車研發(fā)的歷程

   第一步，研發(fā)無軌電車?？隙ㄊ羌冸婒寗有偷?，但非車載電池提供動力，這一階段，汽車級的動力電池，沒有產生；

   第二步，研發(fā)有輔源的無軌電車，肯定是純電驅動型的，且部分實現了有部分動力源由車載動力電池提供，這一階段，汽車級的動力電池的發(fā)展處于初級期；

   第三步，研發(fā)增程式純電動公交車，肯定是純電驅動型的，且實現全部由車載的動力電池提供動力源，但是在車輛行進中，要由配備的較小功率的發(fā)電機不斷地給車載動力電池充電，這一階段，汽車級的動力電池的發(fā)展處于成長期；

   第四步，研發(fā)全電池的純電驅動公交車，即實現全部由車載動力電池提供動力源，車上不在配備較小功率的發(fā)電機了，這一階段，汽車級的動力電池的發(fā)展已處于成熟期了。