為實(shí)現(xiàn)2008年北京“綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)、人文奧運(yùn)”的奧運(yùn)宗旨,保證交通運(yùn)輸車輛的環(huán)保性能指標(biāo)達(dá)到世界發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)水平,以“在2008年奧運(yùn)會期間,公交、運(yùn)營及為奧運(yùn)服務(wù)的電動車輛將達(dá)到1000輛左右,這些車輛主要應(yīng)用在在通向奧運(yùn)村及會場主要交通干線上、在奧運(yùn)會的主要場館之間的交通線上及在奧運(yùn)會及奧運(yùn)村內(nèi)部100% 使用電動場地車輛”為總目標(biāo),北京市科學(xué)技術(shù)委員會特別設(shè)立電動汽車特別專項(xiàng)“電動汽車運(yùn)行示范、研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目,主要開展“純電動客車”、“燃料電池客車”整車以及關(guān)鍵零部件的技術(shù)攻關(guān)。北京理工大學(xué)作為項(xiàng)目技術(shù)依托單位,承擔(dān)了其中的“純電動客車”項(xiàng)目,截至目前,項(xiàng)目取得了突出的成績。
一、電動客車整車產(chǎn)品開發(fā)、研制
北京理工大學(xué)電動車輛工程技術(shù)中心先后與北京北方華德尼奧普蘭客車股份有限公司合作完成了2輛BFC6100EV純電動旅游客車樣車試制、整車型式認(rèn)證試驗(yàn)(性能試驗(yàn)、5000km可靠性考核以及整車電磁兼容試驗(yàn))、整車改進(jìn)設(shè)計(jì)、整車定型設(shè)計(jì)和小批量2輛定型樣車的試生產(chǎn),與北京京華客車有限責(zé)任公司合作完成了2輛純電動超低地板公交車BK6120EV樣車試制、整車型式認(rèn)證試驗(yàn)(性能試驗(yàn)、5000km可靠性考核以及整車電磁兼容試驗(yàn))、整車改進(jìn)設(shè)計(jì)、整車首批小批量3輛改進(jìn)型樣車的試生產(chǎn),與北京理工科凌電動車輛股份有限公司、安徽安凱客車股份有限公司合作完成了純電動準(zhǔn)低地板公交車HFF6112GK50EV樣車試制、整車型式認(rèn)證試驗(yàn)(性能試驗(yàn)、5000km可靠性考核以及整車電磁兼容試驗(yàn))、整車改進(jìn)設(shè)計(jì)、整車首批小批量15輛改進(jìn)型樣車的試生產(chǎn),與北京理工科凌電動車輛股份有限公司合作先后完成了1輛純電動準(zhǔn)低地板中巴客車CL6850EV樣車試制、整車型式認(rèn)證試驗(yàn)(性能試驗(yàn)、5000km可靠性考核以及整車電磁兼容試驗(yàn))、整車改進(jìn)設(shè)計(jì)、整車首批小批量15輛改進(jìn)型樣車的試生產(chǎn)。
BFC6100EV純電動旅游客車整車最高車速85km/h、最大爬坡度>20%、0~40km/h加速時(shí)間<30s、一次充電續(xù)駛里程306km,可完全滿足純電動商務(wù)用車的使用性能要求。BK6120EV整車最高車速80km/h,最大爬坡度20%,0~60km/h加速時(shí)間30s,一次充電續(xù)駛里程210km,安裝的空氣懸掛系統(tǒng)、無障礙乘車系統(tǒng)等極大地方便了乘客,節(jié)省了上下車時(shí)間,非常適合市內(nèi)交通使用,是一個(gè)高技術(shù)含量的代表城市客車發(fā)展方向的新車型,受到國際奧組委官員的贊賞以及國內(nèi)外新聞媒體的廣泛關(guān)注。HFF6112GK50EV、CL6850EV以城市普通公交車為基本定位,采用了技術(shù)成熟的稀土變磁通電機(jī)控制系統(tǒng)以及性價(jià)比相對較高的水平鉛布鉛酸電池,整車性能可完全滿足市區(qū)行駛工況需求。
組建了由5輛純電動超低地板公交車、15輛純電動準(zhǔn)低地板公交車組成的電動汽車線路示范運(yùn)營車隊(duì),并于2003年12月30日順利交付北京市公共交通總公司。同時(shí),還組建了由15輛純電動準(zhǔn)低地板中巴車、4輛純電動旅游客車、2輛純電動普通公交車組成的電動汽車區(qū)域示范運(yùn)營車隊(duì)。
二、電動汽車開發(fā)手段和平臺建設(shè)
由北京理工大學(xué)電動車輛工程技術(shù)中心建設(shè)的基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫管理的CAD/CAE一體化電動汽車仿真設(shè)計(jì)平臺,具體包括基于TeamCenter的數(shù)據(jù)管理子平臺、基于大型工程設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用設(shè)計(jì)開發(fā)子平臺以及基于dSPACE的整車半實(shí)物仿真子平臺,具有了電動車輛三維設(shè)計(jì)、系統(tǒng)建模、性能仿真、參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)、虛擬裝配、造型著色設(shè)計(jì)、輕量化設(shè)計(jì)、輔助系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)、電動車輛零部件標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計(jì)等能力,該平臺于2003年12月投入使用,大大加強(qiáng)了電動車輛的開發(fā)手段,加快了電動汽車的開發(fā)進(jìn)程。組建的電動汽車系統(tǒng)匹配與標(biāo)定平臺采用了雙路結(jié)構(gòu)以及機(jī)械測功機(jī)和電渦流測功機(jī)的串聯(lián)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了電動汽車電機(jī)全測試范圍的準(zhǔn)確加載,可以進(jìn)行電動大客車電機(jī)和控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能測試、可靠性考核和電動汽車整車的半實(shí)物仿真,已成功進(jìn)行了中科院電工所、華中科技大學(xué)、株洲電力機(jī)車研究所、北京理工大學(xué)等單位研制的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的測試,該平臺已被指定為國家科技部十五“863”電動汽車重大專項(xiàng)電機(jī)測試基地專用測試平臺。組建的電動車輛電池及電池組充放電測試試驗(yàn)室擁有全套的從德國進(jìn)口的電動車輛充放電以及用于電池組成組運(yùn)用技術(shù)研究的測試平臺EVT500/500、動力電池充放電測試設(shè)備BAT40/500以及電池組放電恒溫控制箱、動力電池內(nèi)阻測試儀、測試數(shù)據(jù)記錄儀等,完成了鉛酸電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池、鎳氫電池等的性能測試和一致性評價(jià),為電動客車電池組參數(shù)的合理匹配提供了原始數(shù)據(jù),完成了鋰離子動力電池均衡充電模塊的評價(jià)測試以及電池組能量管理系統(tǒng)的參數(shù)標(biāo)定測試、可靠性考核測試等,為保障電動車輛能源系統(tǒng)安全、進(jìn)行電動汽車高壓安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。
三、電動汽車關(guān)鍵零部件研制和技術(shù)攻關(guān)
北京理工大學(xué)電動車輛工程技術(shù)中心研制的電動汽車稀土變磁通電機(jī)控制系統(tǒng)經(jīng)過在121線路近3年的運(yùn)營考核,可靠性經(jīng)受住了考驗(yàn),性能不斷完善,已經(jīng)完成各種功率等級的系列化產(chǎn)品開發(fā),在純電動客車上得到了較大批量的推廣應(yīng)用。研制的電動汽車整車綜合控制和能量管理系統(tǒng)達(dá)到產(chǎn)品化應(yīng)用階段,該系統(tǒng)采用基于三級總線的網(wǎng)絡(luò)化通信方案,實(shí)現(xiàn)了整車的網(wǎng)絡(luò)化簡便布線以及對電池組、電機(jī)、輔助電氣系統(tǒng)、整車狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,對電池箱溫控系統(tǒng)的合理控制以及電池組剩余能量狀態(tài)的準(zhǔn)確估計(jì),在純電動客車整車上得到廣泛應(yīng)用。研制的2輛純電動客車經(jīng)過2年、6萬余公里的的示范運(yùn)行,積累了電動客車運(yùn)營相關(guān)的電池組充放電管理、運(yùn)營模式、電池均衡充電、整車技術(shù)維修和保養(yǎng)體系建設(shè)等多方面的成功經(jīng)驗(yàn)。
四、電動汽車示范運(yùn)營和體系建設(shè)研究
國家科技部十五“863”電動汽車重大專項(xiàng)于2003年啟動了電動汽車示范運(yùn)行研究課題,北京市被列入首批電動示范城市。北京理工大學(xué)配合北京市電動汽車示范城市項(xiàng)目建設(shè),完成了北京市密云開發(fā)區(qū)電動汽車區(qū)域運(yùn)營示范的規(guī)劃并付諸實(shí)施。截至目前,電動汽車充電站建設(shè)基本完成,與電動汽車示范運(yùn)營相配套的充電管理、維修保養(yǎng)、車隊(duì)調(diào)度等采用了由獨(dú)立核算的能源公司和運(yùn)營公司各自承擔(dān)的運(yùn)營模式,進(jìn)行電動汽車運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)性評價(jià)。電動汽車維修保養(yǎng)技術(shù)人員、司乘人員的技術(shù)培訓(xùn)中心和培訓(xùn)教材體系建設(shè)業(yè)已完成,進(jìn)行了兩批共計(jì)100余人次的技術(shù)培訓(xùn),電動汽車的區(qū)域示范已經(jīng)進(jìn)行了近7個(gè)月的運(yùn)行,得到了大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù),為電動汽車技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的綜合評價(jià)奠定了良好的基礎(chǔ)。
五、電動汽車軟科學(xué)研究
電動汽車特別是電動大巴在線路上運(yùn)行,可以說是整個(gè)汽車行業(yè)的一場革命,電動汽車從燃料、維修保養(yǎng)到使用全都不同于內(nèi)燃機(jī)做動力的普通車輛,所以,還有很多技術(shù)課題需要做進(jìn)一步的深入研究。通過先期的技術(shù)研究,為電動汽車示范運(yùn)營提供技術(shù)保障和決策制定的依據(jù),建立北京市發(fā)展電動汽車的組織方式、發(fā)展模式、運(yùn)行機(jī)制以及相關(guān)扶持政策,并最終促進(jìn)北京市電動汽車的示范、推廣和大范圍應(yīng)用。截至2003年7月,由2輛純電動公交車組成的示范車隊(duì)經(jīng)過近3年共計(jì)60000余公里的線路示范運(yùn)營,充分考核了電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性、獲得了整車電池組充放電管理以及整車運(yùn)營經(jīng)濟(jì)性的初始試驗(yàn)數(shù)據(jù),為第二輪更大批量的電動客車車隊(duì)的示范奠定了良好的基礎(chǔ)。
六、電動汽車的產(chǎn)業(yè)化基地建設(shè)
作為“電動客車產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究及小批量生產(chǎn)”課題的承擔(dān)單位,北京理工大學(xué)、北京理工科凌電動車輛股份有限公司自籌資金在密云開發(fā)區(qū)組建了總生產(chǎn)面積達(dá)24000m2的電動汽車產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)基地,完成了電動汽車柔性裝配調(diào)試生產(chǎn)線、電動汽車噴漆生產(chǎn)線、檢測生產(chǎn)線、汽車焊裝生產(chǎn)線、車身鈑金生產(chǎn)線、電動汽車電控部件電子生產(chǎn)線、電動汽車動力總成裝配生產(chǎn)線、快速更換電池箱批量生產(chǎn)線以及電動摩托車組裝生產(chǎn)線、出場檢測線等建設(shè),已具備年產(chǎn)1000輛各種類型電動客車和50000輛電動摩托車生產(chǎn)能力,并且,電動汽車產(chǎn)業(yè)化基地產(chǎn)品開發(fā)能力也逐漸加強(qiáng),先后完成了純電動中巴車CL6850、純電動城市客車、純電動場地車等的開發(fā)和試制,電動客車產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)工藝、技術(shù)規(guī)范、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品檢測等技術(shù)研究體系正逐漸建立和完善。
電動汽車電機(jī)及其控制器產(chǎn)品、電動汽車整車綜合控制和管理系統(tǒng)產(chǎn)品具備產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)條件,形成了完備的批量化生產(chǎn)工藝,分別在2003年度進(jìn)行了40臺套的小批量試生產(chǎn),取得了進(jìn)行更大批量生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。
2004年10月9日-10月15日在上海舉行的第五屆必比登挑戰(zhàn)賽,聚集了國內(nèi)外燃料電池汽車、混合動力汽車、純電動汽車以及其他類型清潔汽車的最新車型,賽事組委會進(jìn)行了3組“兩輪車、轎車、客車”,共六項(xiàng)評獎(jiǎng)技術(shù)指標(biāo)“加速性、制動性、蛇行、噪聲、等效燃油經(jīng)濟(jì)性、從油箱到車輪的CO2排放量”的測試,其中由北京理工大學(xué)研制的3輛純電動大客車一舉獲得13項(xiàng)單項(xiàng)獎(jiǎng)的好成績。同時(shí),我國國內(nèi)研制的其他類型電動汽車,比如燃料電池汽車、混合動力汽車在系統(tǒng)可靠性、綜合技術(shù)指標(biāo)上也取得了很大的進(jìn)步。就目前的零部件以及技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀來看,純電動汽車整車技術(shù)在我國已初步成熟,具備了產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)實(shí)力。面對2008北京奧運(yùn)會,純電動汽車因其技術(shù)相對完善、性能可靠,必將成為“綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)”承諾實(shí)施的最佳選擇。