中國將在奧運會的核心場館區(qū)內第一次實現(xiàn)交通的零排放,500多輛各類電動汽車將為中外運動員、貨物運輸提供服務——兩會期間,中國科技部部長萬鋼曾如是表示。
其實,自1972年慕尼黑奧運會以來,幾乎每屆奧運會都會有電動汽車亮相,以展示主辦國科學技術和環(huán)保技術的最新成就。
將在北京奧運會上亮相的電動汽車“家庭成員”眾多,它們究竟有多先進?為了管中窺豹,記者帶大家去領略一番其中的重要一員——我國自主研發(fā)的鋰離子動力電池客車。
綠色科技——
讓公交車拔去“黑尾巴”
在北京理工大學電動車輛工程技術中心院外,停著一輛公交車。但這可不是普通的公交車,而是我國首批具有自主知識產權的電動客車中的一輛,自2001年起,它就已經開始在北京公交121線路上運行了。
“電動客車自試運營以來,其車輛加速度、最高車速、續(xù)駛里程均達到了燃油公交車的水平!彪妱哟罂蛙囬_發(fā)項目負責人、北京理工大學副校長孫逢春教授介紹說,由于沒有了發(fā)動機,電動客車在行駛途中,真正實現(xiàn)了零排放、零污染,可以讓公交車拔去“黑尾巴!
也正因如此,這種電動車被大家形象地稱為“綠色電動車”。
這種“綠色”是如何實現(xiàn)的呢?
“技術的關鍵點有二:”,孫逢春攤開一幅電動客車的內部構造圖,向記者解釋說,“電動汽車有兩大關鍵系統(tǒng)相異于傳統(tǒng)汽車:動力系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)!
首先需要攻克就是動力系統(tǒng)——電動客車的“心臟”。
“與傳統(tǒng)汽車不同,電動汽車不直接使用燃油,全部或部分由電能驅動電機作為動力系統(tǒng)”,負責動力系統(tǒng)研發(fā)的北京理工大學電動車輛工程技術中心副主任張承寧教授介紹說。
“1994年項目開始時,國內外在這方面一直鮮有突破。”于是,項目組便從研究已有的電動汽車動力系統(tǒng)做起,力圖研發(fā)出適合電動大客車使用的電機驅動系統(tǒng)。
“美國的動力系統(tǒng)是交流系統(tǒng),優(yōu)點是重量輕、體積小、轉速高;缺點是低速時輸出轉矩小,使得車的爬坡能力差,只有在中間這段速度效率比較好;日本、德國等的電機系統(tǒng)也存在著高效工作區(qū)比較小、成本高等通病!闭f起各種電動汽車動力系統(tǒng)的個中優(yōu)劣,孫逢春可謂是了如指掌。
“后來,我們發(fā)現(xiàn)無軌電車的系統(tǒng)對電動汽車非常合適——它是串激系統(tǒng),有低速轉矩大等優(yōu)點,但缺點也明顯——效率較低,只能達到約70%,也就是說,30%的電都浪費掉了,而對于電動汽車而言,其電能非常寶貴!
“稀土永磁電機的缺點是低速時轉矩小,但效率非常高,而且我國稀土資源比較豐富!
孫逢春從中得到啟發(fā),“能不能把無軌電車的這套控制系統(tǒng)和我國的稀土永磁電機的高效率都借鑒過來,用到電動汽車的電機里面?”
這種設想最終轉變成了孫逢春帶領的課題組首創(chuàng)的驅動電機續(xù)流增磁理論。這套系統(tǒng)僅用了2只大功率電子器件IGBT,而美國的交流系統(tǒng),則要用7只這種昂貴器件,相比之下,成本低了很多。
“這套動力系統(tǒng)是我國完全原創(chuàng)性的發(fā)明,形成了相對完整的、具有自主知識產權的技術成果體系,獲2004年度國家技術發(fā)明二等獎!睂O逢春介紹說,“它的控制系統(tǒng)簡單,效率高,容易實現(xiàn)商業(yè)化。同時,節(jié)能效果明顯,在整車耗電方面,同樣大小的車,它只有國內外裝其它系統(tǒng)的車的一半!
動力系統(tǒng)解決了,但還有一個難題——能量管理系統(tǒng),其核心就是電池。若無法解決電池缺陷,電動汽車就只能停留在“概念車”的階段。
據(jù)介紹,十幾年前,日本索尼公司首先研制成功鋰電池,并形成壟斷局面。但當時使用的鈷酸鋰材料的熱穩(wěn)定性差,存在著易燃易爆的致命弱點,經過科技工作者不懈努力,我國中信國安盟固利電源等公司終于研制出以錳酸鋰為正極材料的100Ah動力鋰電池,避免了鈷酸鋰電池的缺點。
這一研制成功,也使得我國的電動汽車終于成為了行駛在馬路上的現(xiàn)實版本。
自2001年起至今,已累計有超過20輛電動客車投入運行。一度被質疑的電動客車速度慢、電池壽命短等問題已得到較好地解決。去年夏季考核運營結果也表明,整車在高溫高濕條件下能滿足正常運營要求。
“2008年夏天,北京奧運會召開時,將有50輛裝備鋰離子電池的純電動客車在奧運中心區(qū)服務,這將是國際上第一次大規(guī)模使用鋰離子電池電動客車!睂O逢春說。
如何運營——
電動客車實現(xiàn)整車自動化
我們的手機充一次電,大約需要兩個小時,如此大容量的電動客車,電池充一次電需要多長時間?能不能快速完成?假如充電所需時間較長,如何保證電動客車運行不脫節(jié)?
“這就需要一個系統(tǒng),能隨時解決電池沒電的問題!睂O逢春說。
“回想15年前的傳統(tǒng)燃油車,大卡車在長途出差時,后備貨箱里都要放好幾個油桶——加油站太少了。而加油站就是支撐傳統(tǒng)燃油車能夠普及的系統(tǒng)、平臺。電動汽車的發(fā)展也需要這樣一個能夠支撐汽車自由自在運行的服務體系!
看著記者的一臉疑惑,孫逢春展示了他的解決方案:“電動汽車駛入充電站,兩只機械手便將汽車底盤里的電池組取出放入待充通道,隨即從已充通道取下?lián)Q入充滿電的電池組。整個過程只需要約8分鐘。一次充電可行駛200公里以上,時速可達80公里/小時。在換電池的過程中,系統(tǒng)就會自動地把相關數(shù)據(jù)用無線傳輸和管理中心交換,比如何時、何地換的,價錢是多少等。而這些技術都是現(xiàn)成的!
負責整車設計研發(fā)的北京理工大學林程教授不無得意地說:“我們研發(fā)的智能調度監(jiān)控系統(tǒng)使得電動客車實現(xiàn)整車信息化和自動化。到時候,即便車上哪一塊電池出了問題,我們也能遠程實時監(jiān)控。”
“奧運會對于電動大客車來說,不是一場‘秀’,而是一個展現(xiàn)中國標準的機會。我們要告訴全世界,電動車應該這樣運行!睂O逢春豪氣沖天。
賽后利用——
將主要應用在城市公共服務用車
“到時,在奧運中心區(qū),奧運官員、教練員、運動員將聽不到汽車發(fā)動機的轟鳴,聞不到汽車尾氣。”孫逢春說,“賽后,這50輛奧運電動客車將作為北京專線旅游車。奧運后,我們還將在市政府的領導和支持下,計劃把北京的環(huán)衛(wèi)車逐步電動化!
“我們十幾年的努力換來的不是‘花瓶’”,孫逢春強調。
最近,孫逢春等人更加忙碌了,他們不僅要搞研究,還要接待來自天津、沈陽、大連等城市的有關領導和專家,還有泰國的公司代表。這些來訪者只有一個目的,就是希望開展合作,應用北京的電動客車技術。
看來,還沒有等奧運會開始,一些有先見之明的人士就已看到電動客車產業(yè)化在中國的前景了。
采訪中,孫逢春算了一筆賬:歐4標準的發(fā)動機低地板大客車一輛車價值110萬元,同配置的未配電池的電動低地板大客車價值100萬元。目前的鋰電池售價在40萬-60萬元,批量生產后價格可以控制在30萬元左右。單從價格上比較,似乎傳統(tǒng)客車更有優(yōu)勢。然而投入運行之后,同樣是12米長的客車,傳統(tǒng)客車每百公里耗油30-40升,合人民幣200元;電動客車每百公里用電110千瓦時,僅合30元左右。因此,假如拋開熱島效應、環(huán)境排放等因素,單從經濟上考慮,純電動客車也占有很大優(yōu)勢。
鑒于電動汽車的技術條件和特點,孫逢春預測說,占領以城市公交車、各種各樣的工業(yè)用車、生活用車為主的城市用車市場將是未來電動車發(fā)展的主要目標。
業(yè)內人士預估,將來的電動車市場會很大。美國、日本、加拿大等國外車商已采取行動,期望參與奧運電動客車項目。
國外跨國公司往往資金、技術實力強大,通過合資進行品牌蠶食,利用專利壟斷來圍剿中國汽車產業(yè),因此,孫逢春領導的團隊從一開始就十分注意保護自己的知識產權,并且制定了電動大客車開發(fā)和生產的企業(yè)技術標準和規(guī)范。
林程介紹說,“我們已經建立了對知識產權的系統(tǒng)保護,并制定了一系列技術標準和協(xié)議。國外車商電機、電池系統(tǒng)和充電機等配件要上整車,就得符合我國的標準體系。這些技術標準在時機成熟時就可以成為國內行業(yè)標準甚至國際標準!
在傳統(tǒng)汽車業(yè)上,目前大部分的中國汽車市場被外國品牌占領。而電動汽車領域對中國來說是個難得的發(fā)展機遇,將使我國的汽車工業(yè)在下一輪競爭中取得優(yōu)勢!罢l掌握標準和規(guī)范,誰就掌握未來!睂O逢春對電動汽車的發(fā)展前景滿懷信心。
