2011年7月13日，国家科技部发布了《国家“十二五”科学和技术发展规划》，明确提出“十二五”期间，全面实施“纯电驱动”技术转型战略，实施新能源汽车科技产业化工程。重点推进关键零部件技术（电池-电机-电控）、整车集成技术（混合动力-纯电驱动-下一代纯电驱动）和公共平台技术（技术标准法规-基础设施-测试评价技术）的研究与攻关。

   全面实施“纯电驱动”技术转型战略，即从国家战略上讲，纯电动汽车作为我国新能源汽车发展主攻方向的技术路线已日渐明确，过去所谓“发展混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车”多种技术路线似乎可以画上句号了。“十二五”期间，大型客车生产厂家新能源汽车的研究与攻关重心也要跟随国家战略转型而转型，即将“纯电驱动”大客车研发放到十分重要的地位。本文将对“纯电驱动”大客车研发的难点进行分析，其意图是，寻找最佳解决途径。

   1 汽车研发的所面临的基本问题

   一是汽车做功所需动力供给问题，要求动力供给持续、稳定、高效、环保；二是驱动系统能适合车辆的快、慢、起、,停、加速、减速动态的运动变化，要求安全、可靠；三是动力供给与驱动系统之间功率传递的匹配问题，要求合理且经济。

   传动汽车的研发的背景是，石油类的能源是充足的，“纯电驱动”公交大客车研发背景基于当前石油类的能源不再是充足的，而是相对有限的了，但是电类能源是充足的。传动汽车研发与新能源汽车研发所面临的基本问题是相同的，不过传动汽车技术已经较为成熟，但仍在继续完善之中，可是新能源汽车技术目前没有成熟。 

    
   2 纯电动大客车产业化工程从攻关的技术上分为3个层面：

   2.1 关键零部件技术（电池-电机-电控）；
   2.2 整车集成技术（混合动力-纯电驱动-下一代纯电驱动）；
   2.3 公共平台技术（技术标准法规-基础设施-测试评价技术）。

   从社会大分工上讲，大型客车生产厂家研究与攻关的重心是整车集成技术，学习和了解关键零部件技术（电池-电机-电控）的发展是前提，积极参与公共平台技术（技术标准法规-基础设施-测试评价技术）的研究也是必须的。

   3 当前关键零部件技术（电池-电机-电控）的发展现状

   3.1 众所周知，电池是纯电动大客车研发中瓶颈中的瓶颈

   目前纯电动大客车所采用的是大功率、动力型的锂系列电池。所谓瓶颈说的主要理由有三个：

   3.1.1当前电池技术壁垒较大。因此，从锂电池电解液的生产、正负极材料的生产到隔膜材料的生产，再到电源管理器件的生产，都有相对多工艺的问题，很难以保证电池的质量、安全以及使用寿命能满足大客车的使用工况。

   3.1.2 锂电池的电解液主要成分是六氟磷酸锂。据文献报道，它的污染性比干电池的污染性要高出若干倍。如何处理和循环利用是一大难题。

   2.1.3 电池包里单体电池一致性同样是一道难题。锂电池单体的标称电压只有3伏。而纯电动大客车车用的电压目前基本是有两种形式，一种是300多伏，另一种500多伏。3伏的单体电池必须经过多路的串联（并联）成组以后才能用于车用。由电池厂家要求电池包在规格、型号上能统一，便入标准化，大客车厂家要求电池比能量大、比功率高，而体积小，便入车体结构设计和布置。如此众多的单体电池在高频繁的充、放电工况下，要保持单体电池一致性，同样是一道难题。

   4 纯电动大客车驱动系统性能要求很高

   20 世纪90 年代前，变频调速器没有出来，无轨电车一般都用直流电机调速电机，以适合车辆的快、慢,起、,停、加减速。而现在纯电动大客车运行工况相当复杂，要求能够频繁地启动、停车、加速、减速，相对与以前的无轨电车的应用不同了。因此，对驱动系统的要求很高。基本要求是，纯电动大客车驱动系统要有较好的动力特性，驱动电机要体积小、质量轻、效率高，不仅具有高的转速、较宽的调速范围，而且足要有够大的起动转矩，同时要具有动态制动能力强、能量反馈性能好、使用寿命长的特点。具体地说：

   4.1电动机应具有加速性能好。即瞬时功率大，过载能力强（过载系数应为2～3）；

   4.2电机装在大客车上的空间较小。在高温、雷雨等坏天气及频繁振动等地恶劣工作条件下，应具有较高的抗干扰能力；

   4.3 电动机应具有宽广的调速范围。包括恒转矩区和恒功率区。在恒转矩区时，要求低速运行时具有大转矩，以满足起动和爬坡的要求；在恒功率区时，要求低转矩时具有高的速度，以满足汽车在平坦的路面能够高速行驶的要求；

   4.4 电动机应能够在汽车减速时实现再生制动。要将能量回收并反馈回蓄电池，使得电动汽车具有最佳能量的利用率。

   5 目前纯电动大客车可才采用的驱动系统方案较多。其技术含量较高，学习曲线复杂，实施起来，组织难度较大。

   5.1 直流电机驱动系统，其有成本低、易于平滑调速、控制器简单、控制相对成熟等优点。

   直流电机可以用作电动机，也可以用作发电机。在起动、加速和恒速运行时，电机处于电动状态，实现电能到机械能的变换，驱动车辆前进。当电动汽车减速或制动时，要求直流电机处在发电制动状态，即处于再生制动状态，给蓄电池充电，实现机械能到电能的转换。但由于直流电机在运行过程中需要电刷和机械换向器换向，效率和转速均低于交流感应电机。

   5.2  20 世纪90 年代后，交流电机驱动系统的研制和开发有了新的突破。

   相比直流电机，交流电机体积小、质量轻、效率高、调速范围宽、可靠性高、价格便宜、维修简单方便，在电动汽车上得到了广泛应用，感应交流电机在电动汽车上应用时，完成车辆的起动、加速和恒速运行，当电动汽车减速或制动时，电机处在发电制动状态，给电池充电，实现机械能到电能的转换。

   5.3 永磁电机在大电流负载时可导致材料磁性能下降，恒功率控制困难。

   永磁电机有永磁直流电机和永磁交流同步电机两大类。永磁电机具有高的“功率/质量”比，比其它类型的电机有更高的效率和转矩，而且极限转速和制动性能优于其它类型的电机。但是永磁材料受温度影响大，高温区易去磁。电动汽车车用永磁电机主要是永磁无刷的。

   5.4开关磁阻电机驱动系统目前用于纯电动大客车不多见

   它是由磁阻电机和开关电路控制器组成的机电一体化，磁阻电机转子上无绕组，适合用于频繁正反转及冲击的负载。功率电路采用的功率开关元件较少，电路较简单。功率元件与电机绕组串联，不易发生短路，因此，成本较低工作可靠，控制电路也较简单，可实现宽调速、低速大转矩和制动能量反馈等特性。系统效率高，起动转矩大，电流小。

   5.5整车集成技术涉及较多的学科，综合性较强

   整车集成技术对电动大客车制造厂家而言是必须要掌握的。大致要这样几个方面：

   5.5.1 纯电动大客车整车综合技术指标的研究。整车可靠性、耐久性优良，最高车速≥70km/h，0~50km/h加速时间≤6s，50~80km/h加速时间≤8s，最大爬坡度≥20%；能量消耗率10～11.5kWh/100km，一次续驶350km以上，城市工况制动能量回收率达到10%以上；加速行驶车外噪声低于70dB（A）；

   5.5.2新材料和成组应用技术新突破。相对磷酸铁锂动力电池而言，要实现快速充电，3-4小时可充电80%；

   5.5.3 整车网络化控制理论及仿真研究，要实现纯电动大客车网络化控制；
   5.5.4 开发整车控制器，实现整车智能控制及故障诊断；
   5.5.5  移动通讯技术与发整车控制器的连接与应用。

   6 实施“纯电驱动”技术转型战略已有的条件

   6.1电池产业已经具备支持实施转型战略的能力

   清华大学教授，汽车工程系主任，国家863《节能与新能源汽车》重大项目专家组组长欧阳明高报告，2010年锂电池的成本已经下降到4块钱以内，比能量大于每公斤80瓦/时。中国锂电池的产能已经接近一百亿瓦/时，按大概每辆车20个千瓦/时算，大概是50万台的能力。按照这个说法，国家全面实施“纯电驱动”技术转型战略是有国内电池产业作基础的。

   6.2经过十多年不同技术路线的尝试，主流客车厂家认识在统一，“纯电驱动”优于混合驱动技术。
目前电动公交车种类繁多。一类是混合动力电动公交客车，有串联的、并联的、混联组、插电式的；第二类是纯电驱动，有增程式的、电池+电容式的、纯电池的。在今年7月20～22日举办的2011第二届中国(昆明)新能源公交客车大赛上，共有20家主流客车企业的25辆客车参赛。结果表明，以纯电驱动的增程式电动客车性能优于各种混合动力客车。按照这个结果说明，实施“纯电驱动”技术转型战略是建立客车厂家十多年实践的基础之上。

   7 解决途径探讨

   7..1 “发展新能源公交车要坚持多种技术路线，让市场选择”这一观点是有害的。

   发展新能源汽车前10年，我国采取多种技术路线是对的。这是因为前期没有人实践经过，必须摸着石头过河，不能人为的去规定某一种技术路线。而今天理应对10多年的实践进行总结，如何发展发展新能源公交车，即技术路线必须统一。

   发展“纯电驱动”公交车的技术路线要定下来了。由于新能源公交车自身的技术瓶颈无法在短期里得到较为成熟的解决，其采购资金主要来源还是国家的财政，公交企业不宜像采购传统公交那样，进行所谓的“市场选择”。

   7.2动力电池产能有了保障，但性能瓶颈的解决有待时日。

   目前动力电池不仅在材料、比能量、比功率、寿命、价格上与国际差距较大，而且在高温、低温状况下，问题时有发生；还有一个问题，现在新能源公交车上配备动力电池的体积太大（重量太重），对公交车而言，浪费了较多有效载客容量，如果算综合的经济账，是不太经济的。所以说，发展增程式电动公交车作为当前“纯电驱动”的技术路线是稳妥的。

   7..3 纯电池式的“纯电驱动”是下一代纯电驱动汽车的提法是科学的。

   这一观点，尤其对“纯电驱动”公交大客车研发具有十分重要的指导意义。作为“纯电驱动”公交大客车的研发，基本路线是：

   一是要认识到：由于目前动力电池在材料、比能量、比功率、寿命、价格上与国际差距较大，加之，在高温、低温状况下，问题时有发生，这些难题不是客车企业能解决的，

   二是要认识到：“纯电驱动”公交大客车必须要有充电的基础设施作支撑。即使电池的性能完全解决了，作支撑的基础设施的布局和建设，作为公交大客车的研发者是发挥不了太大的作用的。

基于以上两点，“纯电驱动”公交大客车的研发，近期的重点是：

   （1）发展增程式纯电动公交车，以适应当前社会环境的现实，绕过当前“换电模式”与“充电模式”之争，促进动力电池产业的进步。

   （2）同时积极开展全电池式“纯电驱动”公交大客车的研发，以促进当前社会环境的改进，即拉动基础设施的布局和建设。

   8 “纯电驱动”公交大客车研发的历程

   第一步，研发无轨电车。肯定是纯电驱动型的，但非车载电池提供动力，这一阶段，汽车级的动力电池，没有产生；

   第二步，研发有辅源的无轨电车，肯定是纯电驱动型的，且部分实现了有部分动力源由车载动力电池提供，这一阶段，汽车级的动力电池的发展处于初级期；

   第三步，研发增程式纯电动公交车，肯定是纯电驱动型的，且实现全部由车载的动力电池提供动力源，但是在车辆行进中，要由配备的较小功率的发电机不断地给车载动力电池充电，这一阶段，汽车级的动力电池的发展处于成长期；

   第四步，研发全电池的纯电驱动公交车，即实现全部由车载动力电池提供动力源，车上不在配备较小功率的发电机了，这一阶段，汽车级的动力电池的发展已处于成熟期了。