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2006年,福田汽车与清华大学联合承接了国家863计划节能与新能源汽车重点项目中氢燃料电池电动客车的研发。其中,清华大学主要负责研发氢燃料电池系统和车载供氢系统,福田汽车负责提供整车制造技术。2008年北京奥运会召开期间,清华大学和北汽福田自主研发的3辆燃料电池公共汽车在北京市进行了示范运营。奥运会结束后,北京市在原有线路上安排该三辆车继续示范运行,截至2009年7月31日,3辆车安全运行75460公里,载客39995人次。但是受技术、成本以及使用环境所限,当时这款成本近千万元人民币的燃料电池大巴并不具备商业运营条件。
2016年5月,就在全球都在质疑氢燃料电池客车之时,福田欧辉8.5米氢燃料电池客车一举斩获了100辆订单。为了保障纯电动汽车的示范运营,清华大学为租赁公司引入了两位股东,分别是亿华通和东升科技园。2014年9月有车新能源汽车注册成立。此后的一年多时间,有车新能源汽车一直致力于新能源汽车的长租、短租以及分时租赁业务的发展。此次,采购这100辆福田氢燃料电池电动客车,是有车新能源汽车在保证自身运营的同时,对氢燃料电池电动客车的一次深度示范运营尝试,为日后氢燃料电池电动客车广泛服务社会积累更多经验。
福田欧辉12米氢燃料电池大巴,长宽高11980×2550×3560mm、整备质量17950kg、可搭载60人、座位28个、最高车速69km/h、在匀速工况下续航里程超过300km。
福田燃料电池大巴采用全承载低地板车身(一级踏步)。氢燃料电池发动机不是动力蓄电池,而是一种通过氢气与氧气发生电化学反应产生电能的装置,其过程不涉及燃烧,无机械损耗、能源转化率高、产物仅为电、热和水蒸气,运行平稳,无震动、无噪音。燃料电池发出的电,经逆变器、控制器等装置,给电动机供电,再经传动系统、驱动桥等带动车轮转动,就可使车辆在路上行驶。与传统汽车相比,燃料电池车能量转化效率高达60-80%,为内燃机的2-3倍。燃料电池的燃料是氢和氧,生成物是清洁的水,它本身工作不产生一氧化碳和二氧化碳,也没有硫和微粒排出。因此,福田氢燃料电池客车可谓真正意义上实现了零排放、零污染。
12米氢燃料电池大巴,并没有在福田现有产品线改型而来。虽然参考的是2008年之后,研发的燃料电池车系结构,但随着技术的提升而在整车驱动结构、前后悬架、外观造型以及车内配置进行了适时代变迁的升级。燃料电池系统采用世界领先干膜技术,低温存储、低温启动,气体不需要加湿器,全天候零下15℃冷启动,零下45℃冷储存及停机自动保护。采用低功率、低噪音、低压吹风机,有效保障噪音低、自耗能低、故障率低。
2008年北京国际车展期间,福田氢燃料电池大巴向观众现场展示氢燃料客车尾气养鱼。
福田燃料电池大巴前组合灯匹配透镜用于提升安全照明系数,转向灯和前雾灯单独设定。BJ6123FCEVCH-1型燃料电池大巴,并没有在福田现有产品线改型而来。虽然引用的是2008年之后,研发的燃料电池车系结构,但随着技术的提升而在整车驱动结构、前后悬架、外观造型以及车内配置进行适时代变迁的升级。
在前风挡玻璃上端,设定LED显示屏(用于提示车辆行驶状态等信息)并原车状态设定带有夜视功能的前端摄器材。
一体式深色玻璃,并未采用全封闭处理,可推拉开启的侧围玻璃,有利于提升乘员行驶中的舒适性。对于采用全电推进的封闭公交车,电动机扭矩瞬时释放,再加上密闭空间空气流通性较差,容易导致乘员身体不适。
当然,在运行中开启空调系统,也可提升舒适性。但在春秋两季对空调需求不高运营期间,开启侧围玻璃利用自然气流通风,可兼顾舒适性和续航效能。
在车身焊接顶端,前部(红色箭头)为4组氢燃料气瓶储藏区域、后部为空调组件。所搭载的燃料电池系统采用世界领先干膜技术,低温存储、低温启动,气体不需要加湿器,全天候零下15℃冷启动,零下45℃冷储存及停机自动保护。采用低功率、低噪音、低压吹风机,有效保障噪音低、自耗能低、故障率低。
福田燃料电池大巴驾驶舱为全封闭设定,司机通过一具可从内部闭锁的玻璃门进出驾驶区域。这一安全设定可有效防止行驶途中,乘客对驾驶员实施武装攻击行为,间接提升车辆主动行驶安全。
备注:近年来,屡次发生乘客攻击公交车司机,导致整车失控,引发设计乘客以及第三方交通参与者的严重事故。提升公交车驾驶员安全的防护措施,已经被提升至整车安全标准配置高度。
福田燃料电池大巴驾驶员座椅特写。自适应高度的气囊支撑座椅提升驾驶员工作舒适性,左侧设定的换挡机构,顶置摄像器材中规中矩。
“半包围”的仪表台,强调的是驾驶员可单手操控所有功能开关,而不影响驾驶安全。
上图为福田燃料电池大巴组合仪表特写。
红色箭头:低压电压表
白色尖头:高压电压表
黄色箭头:氢储气瓶压力表
绿色箭头:驱动电机转速表
黑色电机:全转向桥气压(制动管路)
粉色箭头:后驱动桥气压(制动管路)
最右侧指针仪表为车速表;中央多功能显示屏为驾驶员提供更直观的续航里程、氢燃料提及、制动管路压力、电池SOC以及挡位状态等信息。
上图为组合仪表左侧功能开关特写。在众多常设功能内,特别加装了GPS导航模块电源开关(开启后可由控制中心记录行驶轨迹)、以及座椅气囊高度调节开关(作为自适应气囊高度备份功能)。
位于驾驶员座椅左侧设定了一组D、N、R、S按键式挡位控制开关和手制动(气压)开关。
相对,其他品牌新能源电动大巴不同的是,福田燃料电池大巴特别增加了一组S挡(运动模式)。
上图为福田燃料电池大巴内部结构特写。根据不同地区运营需求,可灵活布置23-42套软材质座椅。
一级踏步地板便于残障人士及携行轮椅乘车。
并在后车门就近位置留存系留轮椅空间。
在右后车门与后驱动桥之间,布置了加氢口。上图为加氢口盖板开启后的特写。
福田燃料电池大巴搭载的氢燃料储气瓶压力为35MPa,氢燃料储气瓶内部压力越大,相同的空间内存储的氢气量越大,存储的能量越多,整车一次加氢的续驶里程就越长。
当然,氢燃料储气瓶承受更高压力,就需要附属管道和阀门加工精度更高、使用寿命更精准。
上图为福田欧辉燃料电池大巴后部燃料电池(电堆)以及控制单元特写。福田欧辉燃料电池系统由电堆、氢气储气瓶组件、附属管路以及控制系统组成。整车搭载了一组钛酸锂电池组补充燃料电池输出功率的不足,电池控制系统以及整车控制系统由福田汽车自行研发。
福田欧辉8.5米燃料电池大巴加注氢气10分钟,续航里程可达300公里。
备注:燃料电池为俗称,相对传统锂电池而言,燃料电池需要氢气作为电化学反应的必要原料,在燃料电池(电堆)内与氧气进行化学作用,最终获得电能和水。目前国内主要的燃料电池电动客车以及加氢设施都是由亿华通配套。在电堆内,氢气送到燃料电池的阳极板(负极),经过催化剂(铂)的作用,氢原子中的一个电子被分离出来,失去电子的氢离子(质子)穿过质子交换膜,到达燃料电池阴极板(正极),而电子是不能通过质子交换膜,最终完成燃料电池化学反应,最终获得稳定的电能输出。
上图为福田燃料电池大巴后驱动桥及驱动电机特写。
红色箭头:位于车身焊接后部的轴间驱动电机(大洋电机提供、最大功率150Kw)
黄色箭头:后副车架右后气囊减震
白色箭头:后稳定杆
黄色箭头:气囊减震
红色箭头:油压减震套筒
白色箭头:牵引臂(前后各2条)
福田燃料电池大巴并未采用轮边驱动电机,而是采用传统的轴间电机+传动轴(红色箭头)+驱动桥形式。后驱动桥被副车架、4条牵引臂、稳定杆以及4套气囊减震和油压减震套筒构成。
值得注意的是,后传动轴与后差速器叉型法兰之间间隔一组橡胶衬垫,用于隔绝驱动电机瞬间传递出较大扭矩引发后驱动桥的震动。
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