目前的混合动力客车
我国从2011年开始的25个城市节能与新 能源汽车示范工作中,表现最强劲的汽车类 型是混合动力客车,约占到了示范车辆总数 的60%。然而,各地对所示范的混合动力客 车节油效果反映差异很大,为了确切获得我 国混合动力客车的实际油耗,中国汽车工程 学会与中国汽车技术研究中心合作在昆明、 杭州、大连等八个城市开展了同一条件下的 油耗测试。测试结果表明,各个企业研发的 客车节油水平的确存在不小的差异。以在昆 明测试结果为例,13种12米柴油混合动力客 车的实际百公里油耗大于30L的有两种,30L 至26L的有7种,小于26L的有4种,最低的达 到24L。普通柴油机公交车的实际百公里油耗 大约在35L以上。混合动力公交客车与传统的 柴油内燃机客车相比都有一定的节油效果, 但存在相当大的差异。
为了分析节油技术水平差异的原因,要 从混合动力客车能够节油的原理说起。混合 动力客车节油的主要技术途径是:1. 制动 减速过程将制动器摩擦副白白消耗掉的能量 合理回收,在汽车驱动需要助力时再释放出 来;2. 怠速停车时关闭发动机,节省下不必 要的燃油消耗;3. 由于可以得到电力系统的 助力,可以减小发动机的排量,提高发动机 的负荷率,提高其工作效率;4. 根据混合动 力系统的要求重新优化发动机特性或采用专 用发动机,以获得更高的效率;5. 起步与低 速行驶时采用纯电驱动,甩开内燃机效率较 低的低速小负荷区段。
目前我国开发的混合动力客车多数不具 备上述第五项的纯电行驶功能,属于中度混 合类型,如要实现此功能需要配备较大功率 的电机与电池组。第二项怠速停机功能理论 上可以有约5%的节能效果,但由于我国多数 地区需要空调的时间多而打了折扣。第四项 发动机优化或新设计只有少数具备发动机设 计权限的动力系统或整车厂有条件去做。因 此第一、三项便成为多数混合动力客车采用 的主要技术措施,其中尤以制动能量回收为 重要。据一些企业提供的数据,制动能量回 收对于节油效果的贡献要占到60%以上。
制动能量回收对混合动力客车如此重要是 与公交车的运行特点有关。公交车典型的运行 模式是频繁地“起步—加速—短距 离等速行驶—减速—进站停车”, 可以说谁能够利用好它,谁就能取 得基本的节油效果,如果这点做不 好,即使采取了其他多种措施,节油效果也 不会好到哪里去。
怎样才能尽可能多地回收制动能量呢? 这其中非常重要的一步就是选择好储能装 置,使它能够在汽车减速制动的短暂时间里 尽可能多地将电机发出的电能有效地储存进 来,而在汽车加速需要助力时再快速有效地 释放给电机来驱动汽车。具备这种性能的储 能装置目前在我国混合动力公交车上应用效 果好的有超级电容与高功率型锰酸锂电池两 种。实际测试油耗最低的几种公交车都采用 了这两类储能装置。可见,要在保证制动安 全性的同时提高能量回收的效果,既要有合 理的控制策略,还要有好的部件来实现。