2021年03月03日星期三
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金斌:客车轻量化在浦东公交的应用
2021年01月10日 12:01:00 来源:公共交通资讯 访问:

2020年12月9日,2020客车轻量化发展高峰论坛在上海新国际博览中心举行,浦东公交机务部经理金斌应邀作了《客车轻量化在浦东公交的应用探讨》主题演讲。

金斌浦东公交机务部经理

客车轻量化在浦东公交的应用探讨

金斌

一、前言

客车轻量化技术路线图

技术目标:2030年,高强度钢应用比例大幅增加;单车用铝量超过1000kg;碳纤维使用量占整车重达到5%。整车同比2015年减重目标:2020年10%;2025年,20%;2030年,35%。

技术路径:轻质材料的应用;新技术路线和工艺;先进的结构优化或设计方法;大力推进高强度钢、铝合金、镁铝合金、工程塑料、复合材料等在客车上的应用。

节能减排:纯电车单位载质量能量消耗量Ekg低于0.138Wh/km·kg;降低单位能耗、提高纯电动车辆单次充电续航里程;燃料电池技术的应用。

浦东公交新能源客车轻量化

截至目前,浦东公交保管车辆数为4204辆,其中新能源客车2340辆,含双电、插电混合、快充纯电动、纯电动,占比为55.66%。浦东公交从2014年双电新能源车辆的启用,一直实践车辆轻量化新材料、新设计、新工艺的探索,同款车辆整备质量6年合计下降约14.8%。

二、客车轻量化的应用实践

客车轻量化:

车身部分的轻量化;底盘部分的轻量化;动力传动的轻量化。

新材料;新设计;新工艺。

扩大铝、镁铝合金与碳纤维增强复合材料在客车上的应用。

采用结构-材料-性能一体化轻量化多目标协同优化设计。

热成形、温成形、内高压成形为主,挤压成形、弯折成形及热固性纤维材料成形为辅。

客车新材料应用

2013年,原ABS风道切换镁铝合金风道、原钢制储气筒切换铝合金储气筒;

2015年,铝合金车身、蒙皮、刚车身应用镁铝合金轮辋替代钢圈(减重126kg);

2017年,原竹胶板切换PVC铝覆地板(减重300kg)、驱动系统集成;

2019年至今,客车动力电池装箱数减少37.5%。减重1400kg;

未来,把握客车经济效益平衡性,试行碳纤维材料 、PVC铝覆地板替换为蜂窝式地板等。

新材料运用-铝合金材料应用分析

铝合金车身

优势:1、车容车貌-采用铝合金车身的公交车辆使用至今,未发现车身及其蒙皮流锈水的现象2、延长车辆报废至10年及以上,明显提高车辆折旧价值。

劣势:1、购置成本高、未形成客车先进生产工艺,铝合金车身轻量化还有一定的空间。2、维护-遇事故车修理时需购置材料。

难点:铝合金车身材料是客车轻量化的关键,难点在于如何解决安全性与可靠性间的矛盾。

新材料运用-其它材料应用分析

PVC铝覆地板

优势:1、相比传统竹木地板材料,整车减重近300kg。2、全生命周期质保,减免了客车中期维护,节省浦东公交相应费用500万/年。

劣势:车辆购置成本增加。

客车新设计、工艺应用

新设计、工艺应用-动力电池

2015年,二级踏步+底置电池,16箱电池+能量密度>95W·h/kg

2018年,低地板+底置顶置电池,10箱电池+能量密度>135W·h/kg。

2020年,低地板快充+顶置电池,4箱电池+能量密度>140W·h/kg。

随着电池技术进步及设计工艺的提高,动力电池在保障浦东公交车辆营运续航里程的前提下,电池箱体不断减少、能量密度不断上升,带来了明显的质量减少,明显提高了能效,但目前也遇到了安全性与能量密度平衡性问题、顶置电池对车身强度提出了更高的要求且维护保养不易的新问题。

轻量化运用-整车整备质量对能耗影响

S0I柴油车型(传统车身),整备质量10900kg,百公里能耗34.30L(2015年至今统计);

W1B混合动车车型(传统车身),整备质量(含动力电池部分)11700kg,百公里能耗31.40L(2015年至今统计);

L0H混合动车车型(铝车身),整备质量(含动力电池部分)10300kg,百公里能耗28.30L(2015年至今统计)。

结论:

1、技术路线是能耗下降的主要途径之一;

2、客车轻量化是节能的手段,整车装备质量每下降1000kg,同比下降2升/百公里燃油。

轻量化运用-轻量化能耗对比

2015~2020年,浦东公交纯电动车节能增效明显。同等级纯电动车整备质量,由13500kg下降到11500kg,减轻2000kg,减重近14.8%;同等级纯电动车能耗,由90Wh/百公里下降到82Wh/百公里节能8Wh/百公里,节能近8.8%。

三、客车轻量化的应用展望

浦东公交轻量化应用短期目标:

GOAL:整车比2015年减重:2020年:10%(已完成)2025年:20%。

浦东公交轻量化应用困难点:

Difficulties:轻量化与运营中早晚高峰时段超载最大质量安全性平衡;轻量化技术、工艺路线的成熟性;轻量化带来的购置成本变化等。

浦东公交轻量化应用前景:轮边电机驱动;第三代高强度钢及其它复合材料的应用比例提高;动力电池技术持续突破;氢燃料客车技术路线。

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