2011年9月27日,东风扬子江汽车(武汉)有限公司客车工程研究院与武汉泓元新能源科技有限公司共同开发的扬子江牌12m锌空电气池气纯电动公交车样车正式完工。这款新车不仅规避了锂电池纯电动公交车开发中电池管理系统中所要求的电平衡的难以达到的困惑,而且还解决了电池发电稳定性、漏电、封装等一系列技术难题,同时降低了生产成本,现已经基本具备了小批量生产能力。在此,将扬子江牌锌空电池纯电动公交车的研发,做一报告。
1.项目研发的基本背景
当前,我国新能源汽车开发正在进入全面推进之中,各个生产厂家研发的纯电动公交车所用的动力电池基本上是锂系列电池。而锂系列电池是属于充电性质的电池,装配到12m级的公交车后,即每天必须到专业的充电站去冲电,若用大流量的直流充电,充电时间至少要用3个多小时,若用交流充电至少要用5-6个多小时,不仅如此,充电过程的安全管理任务量很重,充电过程中的时空成本和人力成本居高不下。解决这一问题,是要寻找一个合理的充电方式,即是车载状态下充电?还是先充好电,再换到车上去呢?是一个涉及太多的利益主体(如:供电公司、车辆生产厂家、车辆运营公司及一线的工作人员)、是一个十分复杂、很难协调到位的社会难题。截止目前为止,还没有一个能让人基本满意的、基本可行的方案。
东风扬子江汽车(武汉)有限公司客车工程研究院基于锂系列电池装配到纯电动公交车的研发中所遇到的难点与困惑,尝试运用锌空电池作为动力电池来研发新的纯电动公交车。其旨意是,确保东风扬子江汽车(武汉)有限公司在新能源汽车研发上持续处于保持领先地位,为我国新能源汽车事业不断地做出自己的新贡献。
2.锌空气电池技术特性简介
锌空电池是靠金属锌和空气在特种电解质作用下发生化学反应来获得电能,即而是利用锌和空气直接发电。它的容量比其它电池高3-10倍,具有工作电压平稳, 杂音小等优点,在电池用完后,只需要更换封装好的锌粉。
2.1 锌空气电池内部结构
电池的内部结构示意图(图1-1)
a)阳极―― 是起催化作用的碳从空气中吸收氧;
b)阴极 ――是锌粉和电解液的混合物,成糊状;
b)电解液―― 高浓度的 KOH 水溶液;
c)隔离层――用于隔离两级间固体粉粒的移动。
d)绝缘和密封衬垫―― 尼龙材料。
e)电池外表面―― 镍金属外壳,具有良好的防腐性的导体。
2.2锌空气电池工作原理
a)阴极端是成糊状的锌粉,其反应式:Zn + 2OH = ZnO + H2O + 2e;
b)阳极端起催化作用的碳,其反应式:O2 + 2H2O + 4e = 4OH;
c)空气中的氧气通过池壳体上的孔进入腔体后,附着在阳极的碳上,
d)与阴极的锌发生氧化反应,其综合反应式:2Zn + O2 = 2ZnO;
(以上反映产生的电压是1.4伏)
3.锌空气电池纯电动车简介
扬子江牌12m锌空气电池纯电动公交车,所配锌空气电池是由武汉泓元新能源科技有限公司研发生产的,其技术参数如下:
3.1整 车
3.1.1整车外观如图
扬子江牌12米锌空气电池纯电动公交车
3.1.2整车参数
长× 宽× 高
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11660×2600×2560
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轴 距
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5050mm
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轮 距
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前/后 2420/1824
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最小转弯直径
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22m
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最 高 车 速
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80km/h
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最大爬坡度
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20%
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整 车 质 量
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10560kg
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满 载 质 量
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17120kg
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续 驶 里 程
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300km(20℃,70km/h)
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乘 员 数
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42人
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3.1.3整车电池装备状态外观如图3-2
整车电池装备状态外观(图3-2)
3.2 电 机
额 定 功 率
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130kw
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额 定 电 压
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388V
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额 定 电 流
|
340A
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峰 值 功 率
|
150kw
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最 大 电 流
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470A
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额 定 转 速
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3400r/min
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最 高 转 速
|
5000r/min
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额 定 转 矩
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205N•m
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最 大 转 矩
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450N•m
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效 率
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90%
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电 机 质 量
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400kg
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冷 却 方 式
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风冷
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3.3 锌空气电池
3.3.1锌空气电池外观如图2-3
锌空气电池外观(图3-3)
3.3.2锌空气电池参数
总 电 压
|
388V
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总 容 量
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500Ah
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单组工作电压
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10.8V~13.2V
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单组额定容量
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250Ah(40A恒流)
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单组外形尺寸
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360×240×250
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单 组 重 量
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20.3kg
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额 定 电 流
|
80A
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峰 值 电 流
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150A
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使用环境温度
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-20℃~+55℃
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循 环 寿 命
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100000km
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电池箱尺寸
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750×640×280
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整车电池数量
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64组
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电 池 连 接
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一串一并
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更 换 方 式
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机械更换
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4.扬子江牌锌空气电池纯电动车系列
4.1 公交车如图4-1
扬子江牌12m锌空气电池纯电动公交(如图4-1)
4.2 低速车如图4-2
扬子江牌锌空气电池纯电动低速车(图4-2)
4.3 场地车如图4-3
扬子江牌锌空气电池纯电动观光车(如图4-3)
5.总结
目前我们对于锌空纯电动公交车的研发仅仅只是一个开始,锌空气电池公交车所面临的技术难点,与其他纯电动车相比,有相同点也有许多不同点。如锌空气电池启封后必须持续的使用,否则其电量会自然下降等。还有许多我们未发现的问题有待我们再做深入的研究后,提出更多的解决办法。只有这样不断地提升纯电动公交车的技术方案的水平,提高其质量,才能更好的满足市场的需求。
一石激起千层浪。短短五年,“5 20 公交驾驶员关爱日”活动,从2017年由镇江公交首创发起,2018年,江苏全省地级市公交积极响应,2019年,中国土木工程学会城市公共交通分会在全国公交范围内,主办首届活动,2020年百余家公交企业参与,2022年达500多家,翻了两番多。
东风德纳电驱桥将再次闪耀影响客车业年度盘点,让我们拭目以待!
比亚迪 10-11米 20-39座 公交车(纯电动)
海格 11-12米 24-72座 客运旅游团体客车(柴油 天然气 混合动力)
海格客车 5-6米 5-16座 客运旅游团体客车(柴油 汽油 纯电动)
宇通 12-13米 25-55座 客运旅游团体客车(柴油 天然气)
金龙 12-13米 24-56座 客运旅游团体客车(柴油 纯电动 天然气)
中通 5-6米 10-19座 客运旅游团体客车(柴油 天然气)
东风超龙 6-7米 10-27座 客运旅游团体客车(柴油 天然气)
金旅 10-11米 21-40座 公交客车(纯电动 柴油 混合动力 天然气 燃料电池)