3.插电式混合动力系统的主要部件
3.1高压储能装置
宇通插电式混合动力公交车采用了超级电容及铿电池组共同组成高压储能系统,充分利用超级电容的高功率密度、铿电池组的高能量密度的优点,提高储能系统的充放电效率,同时对锉电池组具有保护作用,可有效延长锉电池组的使用寿命。
(1)超级电容及管理系统。超级电容(图4)安装在车内后部的高压设备舱右侧,采用了美国麦克斯威公司生产的超级电容,超级电容由12个超级电容模块串联而成,单体超级电容模块的电压为48 V,超级电容的总电压为576 V。 12个超级电容模块集成在一个超级电容箱体内,分三层布置,每层布置4个模块,每个模块都有对应的风扇进行冷却。
超级电容的容量在仪表上以百分比的形式显示,仪表上显示符号为“SOC” (State Of Charge)。
超级电容管理系统(图5)安装在超级电容箱体后面的地板上,为超级电容的保护设备,其主要作用是为超级电容提供过压保护及过温保护。
超级电容管理系统具有高压、压差、过压、高温、温差、绝缘检测、总电流检测及风扇控制等功能;其端面上有高压检测口、控制口、温度检测口、电压检测口A和电压检测口B等5个端口。超级电容管理系统通过一个四芯数据线向整车控制器传递工作状态信息,通过上述信息,整车控制器可以判断超级电容工作是否正常。
(2)锉电池组及双向斩波控制器(图6)。狸电池组安装在车内后部的高压设备舱左侧。选用了中信国安盟固利公司生产的锰基锉离子电池组,其标称电压为153.6 V,额定容量为80A·h。
高压锉电池组主要由金属箱体、电池模块、电池管理系统、电器系统(高压继电器、预充继电器、熔丝等)及散热系统等组成(图7)。
双向斩波控制器(也称为DC/DC转换器)位于铿电池组支架的左上方,用于对铿电池组的电压及电流进行智能控制。
(3)双电源系统。宇通插电式混合动力公交车由超级电容及锉电池组共同组成一个双电源系统。其中,10 m~14 m插电混合动力公交车,采用了低电压平台(150V~180V),18 m插电混合动力公交车采用了高电压平台(450 V~540 V)。采用双电源系统,可以充分利用超级电容的大电流充放电特点,制动时能回收更多的能量;利用锉电池组能量、密度高的特点,平衡超级电容的能量,提高纯电行驶的能力及动力性;采用双向斩波控制器对锉电池组的充放电电流及电压进行控制,可延长电池的使用寿命。
宇通ZK6125CHEVNPG4公交车双电源系统如图8所示,其特点是锉电池组放电时需升高电压,而充电时需降低电压,电压的转换是通过双向斩波控制器来智能控制。
(4)外接充电。宇通ZK6125CHEVNPG4公交车的充电接口位于车辆左侧最后一块侧窗玻璃下方(高压设备舱外左侧,图9),晚班车辆收车后,可以利用价格相对便宜的电网低谷电力给锉电池组充电。该插电式混合动力公交车分别安装了交流充电接口及直流充电接口,其中,交流充电接口采用7芯充电枪,直流充电接口采用9芯新国标充电枪。具备直流充电条件的,可通过直流充电枪进行快速充电,若无直流充电设备时,也可利用380 V交流电,通过车载双向斩波控制器对锉电池组进行充电。