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机场特种车辆“油改电”项目实施以来的相关情况说明
来源:中国民航网2020-01-02 15:44:00

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2015310日,民航局节能减排重点工作之一的机场地面特种车辆“油改电”专项试点工作正式启动,确定了六个试点机场。20176月民航局在成都机场组织召开地面车辆“油改电”专项工作集中调研会,总结试点机场工作经验。20189月民航局印发《民航贯彻落实<打赢蓝天保卫战三年行动计划>工作方案》后,机场车辆”油改电“项目进入推广阶段,本文就机场特种车辆“油改电”项目实施以来的相关情况进行说明,主要包括该项目重要意义的实际体现、技术应对、存在的问题及“油改电”产品的后续发展方向等,主要目的是给民航局、机场、航空公司的节能减排部门提供一些该项目推广工作中的实际情况,尤其是从技术层面提供一些分析和说明,也希望本文对机场车辆“油改电”项目的推广有积极的意义。 

一、机场车辆“油改电”项目重要意义的实际体现 

1. 以下车辆受到操作者的极大欢迎,表示:有“电车”绝不用“油车” 

说明:这两种车的柴油版车型排出的尾气对操作者的污染是直接和明显的,例如:散装货物装载机在装卸货物时,操作人员正好在车的尾部,离尾气排放口很近,操作人员被尾气熏得苦不堪言,所以这种车是行业最先电动化的产品,香港机场早在15年前就电动化该车了,现在国内凡采购电动车辆的机场都采购并使用了该款电动车,操作人员反映,工作期间没有尾气污染了,不用戴口罩了!有“电车”绝不用“油车”了!同样,集装货物装载机在装卸货物时,虽然操作者在车辆上部进行操作,但也是纯露天的,没有驾驶室,柴油机的排烟口就在下方,排出的尾气往上飘,操作人员也是被尾气熏的苦不堪言,香港机场早在10年前就电动化该车了,现在国内也陆续有机场采购并使用了该款电动车,操作人员也表示有“电车”就不用“油车”,因为没有尾气污染了!工作环境好多了!

2.  以下车辆受到旅客的极大欢迎,表示:有”电车“绝不坐“油车” 

说明:这种车有一个使用工况,那就是开着门开着空调等旅客,柴油版的这种车这个时候柴油空调机组的尾气就会进入车厢内,乘坐过这种车的旅客都知道,这个时候,车内就会有柴油机排出的烟尘和刺鼻的气味,很不舒服,但是,这种车的电动版在机场投入运行后,旅客都说好!没烟味了!舒服了!噪音也小了!所以,旅客都说这种车的电动版好!

3. 以下车辆在使用场所要求用”电车“不用“油车” 

说明:航站楼内小件行李转盘的自动化程度越来越高,转盘系统中安装了很多光电传感器来检测货物的位置和传送速度等,但发现这些光电传感器经?;帷笆Я椤?,最终发现在这个区域运行的柴油版行李牵引车是“罪魁祸首”,该车的尾气烟尘会污染这些光电传感器,所以,这个区域的行李牵引车都要求是电动版的。 

4. 最适合电动化的车辆 

   

旅客登机梯(电动式)

说明:这种车是最“懒得动”的一种车,一般就在指定的某几个远机位提供上下旅客的服务,客梯对接上飞机后就呆在舱门处,放下支腿就不动了,静等旅客上下,等客上下飞机期间不耗电,只是在夜间要打开照明灯,用一些电能外,该车每天工作的耗电量很小,所以,该车充一次电,可以干好几天的活,太适合电动化了! 

5. 经济效益最好的车辆 

   

集装货物装载机(双动力)

说明:这种车被称为“双动力”平台车,电动工作模式时用插头插座将市电电源接入车辆,在这种“插电”情况下用的电是市电,所以运行成本很低,经济效益最好!有“油电双动力”和“电电双动力”两种形式,该车型已在香港机场得到使用,按香港机场提供的测试报告计算,一年能比传统油车节省油费约7万港币。该车型会在后续要开航的青岛新机场得到使用,也有望在北京大兴机场使用,原因是这两个机场都在?;唤ㄉ枇说缭淳?,这是这种车使用的最佳条件。 

6. 很好的解决了低速对接(0.8公里/小时)和辅助防碰撞的技术问题 

说明:按照国际航空运输协会IATA标准AHM913《航空地面设备基本安全要求》,与飞机直接对接的机场特种车辆都要求有辅助防碰撞的功能,要求在对接飞机的最后阶段,车辆要以0.8公里/小时的“龟速”缓慢靠近飞机,原有的柴油版车辆很难实现这个功能,而电动化车辆通过电机的精密调速,很容易实现,而且电动车的各种控制单元都是CAN接口,加装的各种传感器与整车控制系统的接口标准化问题也迎刃而解,所以,电动化车辆实现辅助防碰撞功能要简单的多。 

7. 很好解决了机场设备对柴油机排放不断提高的要求及低速污染损坏问题 

     

说明:柴油机尾气排放标准越来越高,机场特种车辆柴油机的检测标准也在被动的提高,但如果采用了电动化,没有尾气排放了,就摆脱了被牵着鼻子走的局面了;另外,原来柴油版机场特种车辆的柴油机使用工况往往是低速和怠速时间长,柴油机在低速和怠速工况下的污染格外的大,并且柴油机还容易损坏,所以,机场特种车辆的“油改电”不仅解决了这些车辆的排放污染问题,还解决了之前这个行业本就不适合柴油机工作的问题,细品起来,机场特种车辆“油改电”的优点很多??! 

8. 机场特种车辆是电动车技术应用的最佳细分领域,机场是电动车行业最看好的应用场景 

作者本人这几年经常参加一些电动车行业的会议和技术论坛,总是被应邀介绍机场特种车辆电动化的情况,大家一致认为民航机场是最适合电动车应用的场所,机场特种车辆是电动车技术应用的最佳细分领域,电动车技术理想的应用条件,民航机场几乎全都具备,如:机场是个封闭的区域,各种车辆每天行驶的区域和距离基本不变,续航里程要求不高且变化不大,使用工况清晰明了(不会出现不可预知的超载),机场道面平坦(坡度不大),车速不快(一般不超过30公里/小时),司乘人员的规范操作、维护保养、安全意识及规章制度的完善性远超其他行业等等,电动车行业的技术人员一致认为机场车辆不搞“油改电”那就不对了!而且,随着该项目的不断推进,很多机场用上了“电车”,感觉很好,都表示,如果充电配合好了,“电车”是真好用!所以,不管是电动汽车行业还是民航机场特种车辆行业都对机场车辆“油改电”项目充满信心,中国人、中国民航人有能力有条件把这个项目做好!不仅可以在中国的机场做好,还可以走出去,把这个项目复制到国外的机场,我们应该有这样的雄心壮志! 

当然,机场特种车辆行业也有其特殊性,那就是对安全性和可靠性的高度重视,安全第一!所以,本文的主要内容都是贯穿这个中心议题来说明的,有不当之处,欢迎批评指正。本智库专家网也会组织相关议题的讨论,并希望更多的“民航人”和“电车人”关心这个项目,因为这是一个民航机场车辆和电动汽车技术相结合的一个综合项目。 

二、机场车辆“油改电”项目的技术应对 

1.机场车辆“油改电”项目最重要的技术保障来自哪里? 

问题的回答: 

机场车辆“油改电”项目最重要的技术保障来自我国电动汽车行业的成熟技术、成熟配套件和相关的国家及行业的技术标准。 

原因分析: 

我国从20091月由科技部、财政部、发改委、工信部推动的“十城千辆节能与新能源汽车示范推广应用工程”开始一直到现在,我国已成为世界上最大的电动汽车产销国,形成了世界上最具产业化特色的电动汽车成熟技术及产品标准体系,并且具备了世界上最完整的配套件全产业链,我国的电动汽车产业化及大范围的应用和充电配套体系已全面领先于世界,这是不争的事实。 

20153月,中国民航局机场地面特种车辆“油改电”专项试点工作启动,随着20188月民航局印发《民航贯彻落实<打赢蓝天保卫战三年行动计划>工作方案》,机场车辆“油改电”进入全面推广阶段。 

机场特种车辆是很“小众”的一个行业,机场特种车辆的电动化的相关技术不可能由本行业自行产生和验证,但是,民航局推进的机场特种车辆”油改电“项目却做到了稳扎稳打、恰逢其时,在技术上有了电动汽车行业前期的技术摸索和经验积累,逐步形成了成熟技术并总结为国家或行业标准,机场车辆“油改电”项目积极吸收和应用了这些技术,从而使该项目一直有着可靠、持续、动态的技术保障,使该项目的技术风险性降到了最低并且做到了风险可控。 

所以,机场车辆“油改电”项目很好的“借了”中国电动汽车大发展的东风,其最重要的技术保障就是我国电动汽车行业的成熟技术、成熟配套件和相关的国家及行业的技术标准。   

2. 机场车辆“油改电”项目应该坚定不移的贯彻电动汽车国家标准 

以下是自2009年以来的电动汽车行业经过大量的实践后逐步形成的国家或行业的主要技术标准: 

序号 

标准号 

标准名称 

1 

GB/T24347-2009 

电动汽车DCDC变换器 

2 

GB/T24552-2009 

电动汽车风窗玻璃除霜除雾系统的性能要求及试验方法 

3 

GB/T29317-2012 

电动汽车充换电设施术语 

4 

GB/T29318-2012 

电动汽车非车载充电机电能计量 

5 

GB/T31466-2015 

电动汽车高压系统电压等级 

6 

GB/T31484-2015 

电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法 

7 

GB/T31485-2015 

电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法 

8 

GB/T31486-2015 

电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法 

9 

GB/T20234.1-2015 

电动汽车传导充电用连接装置 第1部分:通用要求 

10 

GB/T20234.2-2015 

电动汽车传导充电用连接装置 第2部分:交流充电接口 

11 

GB/T20234.3-2015 

电动汽车传导充电用连接装置 第3部分:直流充电接口 

12 

GB/T18487.1-2015 

电动汽车传导充电系统第一部分:通用要求 

13 

GB/T18384.1-2015 

电动汽车 安全要求 第1部分:车载可充电储能系统 

14 

GB/T18384.2-2015 

电动汽车 安全要求 第2部分:操作安全和故障防护 

15 

GB/T18384.3-2015 

电动汽车 安全要求 第3部分:人员触电防护 

16 

GB/T31498-2015 

电动汽车碰撞后安全要求 

17 

GB/T18488.1-2015 

电动汽车用驱动电机系统第1部分:技术条件 

18 

GB/T18488.2-2015 

电动汽车用驱动电机系统第2部分:试验方法 

19 

GB/T31467.3-2015 

电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第3部分 安全性要求及测试方法》 

20 

GB/T27930-2015  

电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通讯协议 

21 

JT/T1011-2015 

纯电动汽车日常检查方法 

22 

GB/T32620.1-2016 

电动道路车辆用铅酸蓄电池第1部分:技术条件 

23 

GB/T32620.2-2016 

电动道路车辆用铅酸蓄电池 第2部分:产品品种和规格 

24 

GBT34658-2017 

电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议一致性测试 

25 

GB/T34013-2017 

电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸 

26 

GB/T34014-2017 

电动汽车蓄电池编码规则 

27 

GB/T34015-2017 

车用动力电池回收利用 余能检测 

28 

GB/T18487.2-2017 

电动汽车充电传导系统第2部分非车载传导供电设备电磁兼容要求 

29 

GB/T33594-2017 

电动汽车充电用电缆 

30 

GB/T18387-2017 

电动车辆的电磁场发射强度的限值和测量方法 

31 

GB/T33589-2017 

车用动力电池回收利用 拆解规范 

32 

GB/T19596-2017 

电动汽车术语 

33 

GB/T18386-2017 

电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法 

34 

GB/T4776-2017 

电气安全术语 

35 

GB/T13869-2017 

用电安全导则 

36 

GB/T4208-2017 

外壳防护等级(IP代码) 

37 

GB7258-2017 

机动车运行安全技术条件 

38 

GB/T37133-2018 

电动汽车用高压大电流线束和连接器技术要求 

39 

T/CSAE86-2018 

电动汽车锂离子电池箱自动灭火装置性能要求和试验方法 

40 

NB/T33001-2018 

电动汽车非车载传导式充电机技术条件 

41 

CCCF/XFJJ-01 

电动客车动力锂离子电池箱火灾防控装置通用技术要求 

应急管理部消防产品合格评定中心发布(2019-6-12实施) 

42 

GBT37340-2019 

电动汽车能耗折算方法 

这些标准涵盖了电动汽车的电池、电池管理系统、电池箱尺寸、电池箱自动灭火、电机及电机控制器、充电接口、电缆、充电协议、电动汽车安全要求、能耗测试等,形成了一套完整的电动汽车标准体系。 

虽然机场特种车辆电动化的产品数量较少,但本行业对安全性和可靠性的要求却是很高的,尤其是对接飞机设备的安全要求要远高于一般车辆,所以本行业所参考的标准都是国际或国家标准,而不是工业车辆或工程车辆的标准。但是在项目实施的初期,本行业对我国电动汽车的技术发展现状不了解,尤其是在电池电压以及充电标准上出现了部分采用工业车辆标准和国外标准的问题,造成了一定技术标准上的混乱,在后续的实际使用和运行发现,有些车辆只能用这种充电桩充电,而有些车辆只能用那种充电桩充电,即所谓的“车挑桩、桩挑车”的情况,此情况已极大影响机场车辆“油改电”项目的推广应用,尤其是电池类型、电池箱类型、电池电压等级、充电标准等涉及到产品安全性和可靠性的核心问题应该尽快统一认识,那就是坚定不移的贯彻国家标准,才能少走弯路!少犯错误!尽最大能力确保不出安全性问题! 

3. 机场车辆“油改电”项目产品的主要配套件应选用国内优秀厂家的优秀产品 

众所周知,我国已形成了世界上最完整的电动汽车零配件产业链,尤其在电池系统、驱动电机及控制器、充电装置及系统等方面有了世界级的企业,例如: 

电动汽车用动力锂离子电池优秀企业: 

宁德时代新能源科技股份有限公司, 

深圳市比亚迪锂电池有限公司 

合肥国轩高科动力能源有限公司 

天津力神电池股份有限公司 

电机及控制器、动力总成优秀企业: 

精进电动科技股份有限公司        上海电驱动股份有限公司 

深圳市大地和电气股份有限公司    苏州汇川技术有限公司 

苏州绿控传动科技股份有限公司    上海大郡动力控制技术有限公司 

深圳市蓝?;诩际豕煞萦邢薰?/span>  南京越博动力系统股份有限公司 

天津市松正电动汽车技术股份有限公司 

深圳市英威腾电动汽车驱动技术有限公司       

充电设备生产和运营优秀企业: 

青岛特来电新能源有限公司             万帮充电设备有限公司 

国家电网有限公司                     上海依威能源科技有限公司 

珠海驿联新能源汽车有限公司           普天新能源有限责任公司 

以上企业及其产品的情况,本文不多做介绍,在这方面感兴趣的读者可以查阅公司网站或行业的权威排行榜了解更多情况。 

本文的观点是:机场车辆“油改电”项目产品的主要配套件应选用国内优秀厂家的优秀产品!尽量选用标准的、批量大的、经过长期考核的配套件,尽量不要特制或定制化相关配套件,这也是尽可能的提高产品安全性和可靠性的有效途径!     

三、机场车辆“油改电”项目关键技术问题说明和相关情况 

1.机场车辆“油改电”项目关键技术问题的说明 

(1) 铅酸电池还是锂电池? 

这个问题在电动车行业已不再讨论了,但是由于我国机场特种车辆最先电动化的是行李牵引车,由于该型电动车辆进入民航较早,大概是在5年以前,基本上都是铅酸电池型的,这是历史原因,还有就是前期人们对锂电池的安全性的担忧和高价格也使本行业对铅酸蓄电池和锂电池的讨论一直存在着,随着磷酸铁锂电池大量安全的使用以及价格的一路走低,直到2019年,本行业也才基本不再争论了,都统一为磷酸铁锂电池了,本文还是把这两种电池进行比较,用意是更加清晰的说明磷酸铁锂电池各项性能指标已全面优于铅酸电池,机场特种车辆的电动化也全面进入锂电时代。 

表一:铅酸蓄电池和磷酸铁锂电池的比较: 

特性 

铅酸电池 

锂电池(磷酸铁锂) 

能量密度 

30~45Wh/kg 

120~160Wh/kg 

持续充电倍率 

0.2C5-6h 

0.5-1C1-2h 

低温情况的使用 

因为很难加装保温和加热装置,所以无法在北方冬季户外充电且电量衰减明显 

很容易加装电池箱保温和加温装置,可满足北方冬季户外充电和使用 

循环寿命 

400~1000次  

2000~4000次  

质保时间 

1 

5-8 

可维护性 

维护性差(补蒸馏水)并且充电时必需要有良好的通风,以免氢气爆炸 

维护性好(日常免维护,定期自动维护),对充电环境没有特殊要求 

环保性 

铅和硫酸污染环境 

绿色无污染 

电池管理系统 

没有或很不完善 

完善的电池管理系统BMS 

充电 

专门的充电机 

国标充电机,统一的充电协议 

价格 

800-1500rmb/kWh 

1100-1500rmb/kWh 

由于锂电池技术的不断发展,电动汽车专用磷酸铁锂电池系统的安全性已经有了大量验证,而且价格与铅酸蓄电池相差无几,磷酸铁锂电池已成为电动商用车的首选。 

(2)磷酸铁锂电池还是三元锂电池? 

电动车用动力锂离子电池主要包括磷酸铁锂电池和三元锂电池,结论是:机场车辆电动化应该选择磷酸铁锂电池,原因是磷酸铁锂电池的安全性要高于三元锂电池,情况说明如下: 

磷酸铁锂电池本质上就比三元锂电池安全,三元锂材料大概在200℃发生分解并释放出氧分子,最终出现冒烟甚至燃烧;磷酸铁锂则在700~800℃时才发生分解,最终出现冒烟和高温。 

磷酸铁锂电池的密度要高于三元锂电池,所以三元锂电池多用于轿车,体积小重量轻,但同时安全性要差一些;磷酸铁锂电池多用于电动公交车和电动大型客车,体积和重量都要大一些,但安全性要好很多。 

全国电动公交车(约34万辆)的电池,98%以上都是磷酸铁锂电池,这种电池大量的成功应用,其安全性是得到验证的。 

(3)标准电池箱还是定制电池箱? 

结论:应尽可能选用标准电池箱,尽量不定制电池箱。 

原因说明如下: 

国家标准GB/T 34013-2017《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》给出了电动商用车蓄电池箱的典型尺寸,现在绝大多数电动客车都采用这样的电池标准箱,对应的是电动汽车动力电池生产厂家都提供这样的电池标准箱,标配电池管理系统、标配电池箱之间的连接电缆及接插件和高压配电箱、标配电池箱自动灭火系统等,是成套、成系统的提供给整车厂家,由于批量大,电池厂家对于安全性和可靠性也尽其所能,并提供第三方的安全检测报告,包括安全检测、防护等级的检测等,安全性、可靠性及标准化程度都很高。 

定制箱,也就是所谓的非标箱是根据整车厂按照车辆的空间尺寸及电压、电量等给电池厂家提出要求,然后向电池生产厂家或专门的电池PACK生产厂家定制电池箱,优点是电池箱的外形、尺寸和电量、电压等更适合所研发的车辆,但安全性是远不如标准箱的,对于像我们机场车辆这么小的订货量,其定制箱不可能去做相关安全性、可靠性和防护等级的检测,原因是检测费用就会让厂家知难而退、得不偿失。 

标准箱相比较于定制箱,质量稳定、价格低且价格稳定和透明、能量密度高、订货周期短、标准化程度高、互换性强,为此,标准箱的质保一般是8年,而定制箱的质保就低很多了,一般不超过4年。 

标准箱通过了多项安全检测(冲击、挤压、针刺、火烧、振动、淋雨等)和防尘防水(IP等级)检测,还提供消防检测机构按《CCCF/XFJJ-01 电动客车动力锂离子电池箱火灾防控装置通用技术要求》检测的消防产品技术鉴定证书。 

(4) 整车电池电压是80V低压还是300V-600V高压? 

结论:应采用300V-600V的高压。 

原因说明: 

从电气效率上讲,电压越高损耗越小,则效率越高,但电压太高,也会带来绝缘防护方面的困难,而且铅酸电池不适合很多数量的串联,所以综合考虑,并经过电动车行业积累的经验,铅酸电池系统电压一般都采用80V电压,锂电池系统电压一般都采用300V-600V电压。具体说明如下: 

80V低压是铅酸电池系统的优选电压,对应的国家标准是:GB/T17938-1999 《工业车辆 电动车辆牵引用铅酸蓄电池优先选用的电压》,该标准等同国际标准ISO1044:1993《工业车辆电动车辆牵引用铅酸蓄电池优先选用的电压》,明确了铅酸电池电动车辆的优选电压为: 

  

实际上多数铅酸蓄电池车辆都选择了80V电压,原因是铅酸蓄电池的单体电压为2V,80V就是40块电池串联在一起,由于铅酸蓄电池,尤其是富液式铅酸蓄电池的一致性很难保证,所以40块串联已经是铅酸蓄电池串联并且还要保证较好特性的最大数量了,电动叉车、观光车、高尔夫球场车、电动牵引车等以铅酸电池为动力能源电动车辆的电池总电压一般就是80V,这也是无奈之举,受限于铅酸电池的技术状况。 

② 电动汽车高压系统电压等级的标准是:GB/T 31466-2015《电动汽车高压系统电压等级》,其推荐的电压等级为: 

由于铅酸蓄电池的最高推荐电压为244V,所以288V-576V就是锂电池系统的优选电压区间了,由于锂电池的一致性较好,再加之有完善的电池管理系统(BMS),所以,锂电池系统的电压一般都在300V-600V,主流的电池总电压为576V。 

300V-600V的整车电压与我国标准的电动汽车直流充电桩的电压也是完全匹配的,GBT18487.1-2015《电动汽车充电传导系统:通用要求》的4.4给出了直流充电桩的输出电压分为:直流200V-500V,350V-700V,500V-900V。为此,现在市场上主流直流充电桩输出直流电压范围是200V-700V。而80V电压对应的是非国标的直流充电电压和充电设备。 

在“油改电”项目推进初期,还有一种配置就是80V的锂电系统,并定制了可以充锂电的80V充电机,充电接口和充电协议也都采用了国标,但在实际使用后发现了一个很大的问题是充电时间很长,和铅酸电池的充电时间一样或者更长,原因是国标的充电插头最大允许电流为250A,而电压只有80V,所以充电功率最大也就22kW,对于配置了80kWh的电动车来讲,就要充4个小时,和铅酸电池的充电速度几乎一样,并且由于该类充电机很多是从国外的铅酸电池充电机改装来的,充电协议的可靠性及整机的匹配性都没有很好的验证,所以充电的可靠性也较低,会出现充电机与电池箱的通讯不畅导致充电暂停的现象。这都是没有彻底贯彻国标带来的问题。 

关于80V300V-600V两种所谓高、低压系统的安全性说明。在油改电项目推进初期,有很多人提出300V-600V电压高,不安全,所以不能用,这种观点是不对的,我们还是从国标GB/T 18384.3-2015 《电动汽车安全要求3部分:人员触电防护》中给予说明,该标准3.23.3中关于电压等级的划分: 

从用电安全上讲A类电压是安全电压,而直流60-1500V和交流30-1000V均属于B级电压,要求是等同的,只要按照标准要求,做好绝缘防护和?;さ却胧?,安全性都会很好,就如同之前在很多城市运行的无轨电车的电压等级就是直流600V-750V,很安全很成熟的电压等级??!还有我们的城市地铁的电压等级也是直流600V-750V,很安全很成熟的电压等级??!还有,我们每天坐在房间里,220V/380V的电源插座和电线近在咫尺,大家感到危险了吗?感到不安全了吗?没有! 

综上所述,60-1500V系统的配套件均为电动汽车成熟配套件,防护等级及安全防护均满足国标要求,所以80V300V-600V两种所谓高、低压系统都属于低压系统!绝缘防护做好,都很安全,没有区别! 

(5)整车电池电量选择的问题 

结论:整车电池电量不能太小也不能太大,而且,不同的机场,电池电量应考虑实际情况。 

说明: 

最小电量:车辆能从机场飞行区该设备的工作地点行驶到到场外维修厂后,还有至少30 %的余量。原因是车辆的保养、维护、大修等工作是不能在飞行区进行的,所以,该设备的最小电量至少能够让该设备开到场外维修厂,尤其是电动集装货物装载机这种行驶速度慢且实际工况中行驶距离也比较短的特殊车辆更要考虑这个问题,这也是个经验之谈,供参考。 

最大电量:该车辆在该机场实际运行一天所需电量,然后还至少再留30 %的电池余量。 

关于30 %的电池余量: 

A.充分考虑该设备从充电点到工作地点的距离所需的这段充电路途中的电量损耗; 

B.充分考虑冬天的电量衰减,北方机场至少按10%考虑; 

C.充分考虑空调的使用情况,空调也是用电大户,尤其是机场旅客摆渡车的空调用电量占到了总用电量的一半左右,而且该车停车等待旅客的时候,也是开着空调的,所以空调的耗电量占的比例往往比行驶耗电量要大,尤其是冬天的制暖功率比制冷功率要大,其空调用电能达到二分之一还多,这也是经验之谈; 

D.充分考虑随着使用时间的电量衰减,电池的电量是随着使用年限和充放电次数逐渐减少的,电池厂家给出的数据一般是正常使用8年或充放电4000次之后,电池电量会衰减到接近70%(大于70%); 

E.充分考虑今后该设备使用时间的增加,例如机场的业务增加了,该设备的使用量也随之增加了,这部分的电量预留也是可以考虑的。 

综合考虑,在采购电动设备时,电池电量的大小是个关键指标,不仅要查看该设备在民航网公告的检测的续航里程或连续工作时间,还要考虑在此基础上结合本机场的实际情况,再增加一定的电池电量,最后至少要留30%的备用电量,经验之谈。 

(6)关于充电 

结论:采用分布式、在停车位就近充电为最优; 

采用国标充电设备(包括充电电压、充电协议和充电接口等); 

充电要做到“车不挑桩、桩不挑车”。 

说明: 

机场电动特种车辆采用分布式、在停车位就近充电的模式为最优,原因是机场特种车辆品种繁多,且“长相奇特”,换电很难实现,所以不适合换电模式;机场多数特种车辆的续航里程本身就不长,不适合“远距离”换电或充电,所以,不适合集中充电模式。在此基础上,在机场内部建设2-3个电池维护站,车辆不出飞行区,就可进站对电池定期进行检修和维护,这是新建机场一个很好的解决电池养护的方案。 

国家已经有完善的充电标准,作为机场的电动设备就应该贯彻国标,贯标的方式就是选用通过国家认定机构检验的国标充电机(包括充电电压、充电协议和充电接口等)。对应的国家标准如下: 

GB/T 20234.1-2015 电动汽车传导充电用连接装置 1部分:通用要求 

GB/T 20234.2-2015 电动汽车传导充电用连接装置 2部分:交流充电接口 

GB/T 20234.3-2015 电动汽车传导充电用连接装置 3部分:直流充电接口 

GB/T 18487.1-2015 电动汽车传导充电系统 1部分:通用要求 

GB/T 27930-2015电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通讯协议  

GB/T18487.2-2017电动汽车充电传导系统第2部分非车载传导供电设备电磁兼容要求 

GB/T34658-2017电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议一致性测试 

GB/T33594-2017电动汽车充电用电缆 

GB/T37133-2018电动汽车用高压大电流线束和连接器技术要求 

  

车不挑桩、桩不挑车。只要车和桩都采用充电国家标准,就很容易实现这个目标,也只有实现这个目标,机场车辆“油改电”项目的推广才有了基础。 

 

车不挑桩、桩不挑车

(7) 关于电动机和电机控制器 

结论:永磁无刷电动机为最优,多合一控制器已成为主流。 

说明: 

永磁无刷电机的性能是最好的,因为电机的励磁采用永磁体,所以效率是各种电机类型里最高的,而且最主要的是我国在稀土永磁材料上有着得天独厚的优势,所以我国电动汽车的电机基本都是永磁无刷电机,现已形成完整产业链,性价比很高,是我国电动汽车的首选。 

多合一控制器已成为主流。电动车辆上会有多个电动机,如:驱动电机、液压系统电机、气路系统电机、空调用电机等等,以前都是一个电机配一台控制器,很分散,布线凌乱,可靠性不高,现在已发展为将各种控制器集成在一起成为一个多合一控制器,采用水冷散热,体积小重量轻,防护等级IP67以上,电磁兼容性好,极大提高了产品可靠性、安全性和标准化水平,性价比越来越好。 

多合一控制器

(8)关于电车、油车比问题 

问题的由来 

随着“油改电”项目的不断推进,各机场特种车辆管理部门得到的消息是电动车的出勤率不如传统的柴油车,所以为了满足使用的要求,车辆管理部门计划采购更多电动车,这就要测算几台电动设备能够替代1台柴油设备,也就是所谓的电车、油车比。 

问题的分析 

电车出勤率不如油车的主要原因是充满一次电不能干一天的活,这其中的主要原因是电池电量配小了,还有一个主要原因是充电时间较长,最后综合测算一下就出现了电车、油车比为1.5121等等,也就是1.5台或2台车才能替代1台柴油车的情况。 

问题的结论 

A.铅酸车型普遍存在电量小、充电时间长的问题,尤其是冬天,问题更为突出; 

B.低压锂电车型也存在电量较小、充电时间长的问题,非标箱的保温加温效果难以保证,所以在冬天,问题也比较突出; 

C.电量配置太小,与实际工况所需电量偏差较大,再加之一年四季温度变化及空调使用和电池电量随时间的衰减,导致问题越来越严重,电油比越来越大! 

④ 问题的解决 

A.考虑本机场实际情况,根据前期电动车运行数据,测算出所需电量作为后期采购车辆的要求; 

B.选用高压锂电车型,配套较大容量充电机,车桩配合,实现2小时内充满电的要求; 

C.合理的电池电量和配套较大容量充电机可以做到1台电车替代一台油车的目标,从技术上讲,这是完全可以做到的。  

2. 机场车辆“油改电”推进中对于重要技术不了解带来的一些问题的说明 

(1) 招标文件中的某些条款,是对我国电动车发展现状的不了解,例如: 

国内电动汽车的产业化发展和投入市场的电动车数量已远高于国外,其配套件,尤其是电池、电机和电控的技术先进性和应用水平及业绩已全面超过国外。而且,在技术评分中仅关注是否是国外品牌,而不关注具体的技术参数和技术先进性也是不合理的。 

我国的永磁无刷电机系统,相比于交流异步电机系统,效率高、体积小、重量轻、低速扭矩大,优点非常多,在此不再赘述。 

电机的功率、扭矩等关键指标都反映着车辆的行驶特性。 

标书对于驱动电机的类型和特性没有评分项,是对电动车的技术状态不熟悉,还停留在燃油车的认知情况下,总认为国外原装柴油机好,合资的次之,国产的最差。由于柴油机的功率等级的标准化程度已很高,所以各厂家在配套上的柴油机功率没有什么区别,但电动化产品就有很多差异了! 

(2) 标书中没有电池系统的的评分项,是对电动化产品的不了解 

电动产品中最关键就是电池系统。电池系统的类型、质量、安全性、可靠性等都是电动产品技术特性中最关键的指标,尤其是空港地面设备,更应该关注电池系统的安全性,例如:电池的生产厂家是哪个厂家?资质怎样?品牌美誉度怎样?在行业内处于什么排名?所选电池及电池箱的应用业绩怎样?电池箱是否有国家安全检测报告?电池箱是不是有国家认可的防水防尘等级(IP防护等级)的检测报告?电池箱是国家行业标准箱还是特殊制造的非标箱?电池箱的标准化程度怎么样?电池系统的安全性如何保证?等等,这些指标都没有技术评分项显然是不合适的。 

(3) 标书中没有电池的质保期和电量大小的评分项,是对电动化产品的不了解 

电动车的可靠性及耐用性和性价比等主要体现在电池的可靠性、耐用性和使用寿命上,而电池的可靠性、耐用性和使用寿命主要体现在电池的质保期上,大公司的大批量产品的质保期是8年,小公司小批量的非标产品的质保期一般是4年左右,甚至更低。 

电动车相比于燃油车有一个最关键的技术指标是使用方最关心的,那就是续航里程和作业时间,这和电池的电量成正比,所以整车所配电池电量的多少也是电动车最关键的指标,尤其是需要配空调的车辆更应关注电量大小,因为检测报告中作业时间都是不考虑空调使用的测试数据。 

所以,电动车的招标文件中没有电池系统的质保期和电量大小的评分项是对电动车具体使用情况的不了解。   

四、机场车辆”油改电“项目产品系列化方面的说明 

1.现在已有检测公告的产品系列 

序号 

设备名称 

备注 

1 

旅客登机梯 

加高型5.8     普通型4.4 

2 

机场旅客摆渡车 

普通旅客机场摆渡车(大摆渡) 

3 

飞机清水车 

3000L     4000L 

4 

飞机污水车 

3000L     4000L 

5 

航空食品车 

电动二类底盘改装,最大装载重量5000kg 

6 

行李牵引车 

最大牵引力15kN-30kN 

7 

散装货物装载机 

皮带宽度700mm 

8 

集装货物装载机 

7  14 

9 

飞机牵引车 

有杆型(15-27吨)  无拖把型(80kN-400kN 

10 

电源车 

储能式,可替代电源车,额定功率90kVA、180kVA 

11 

航空垃圾接收车 

最大载荷1600kg 


2.后续1-2年内很快就会有检测公告的产品系列 

序号 

设备名称 

备注 

1 

VIP旅客摆渡车 

要客型  VIP 

2 

集装货物装载机 

35 

3 

飞机牵引车 

50 

4 

行动不便旅客登机车 

额定载荷1000kg 

5 

飞机除冰车 

8000L      6000L 

6 

管线加油车 

底盘电动化 

3.机场车辆电动系列化和几种特殊设备的说明 

(1) 机场车辆电动系列化的说明: 

根据交通运输部关于修改《民用机场专用设备管理规定》的决定(中华人民共和国交通运输部令2017年第12号)中附录:民用机场专用设备目录1航空器地面服务设备目录中共有18种设备,除旅客登机桥不属于特种车辆范畴外,现已电动化的有9种,后续1-2年内很快就会电动化的有4种,还有4种车的电动化需要特殊说明。(注:机场旅客摆渡车和行李牵引车不在该管理规定的设备目录内) 

(2)几种特殊设备的电动化需要特殊说明 

序号 

设备名称 

特殊说明 

1 

飞机地面气源车 

底盘电动化没有问题,上装部分电动化虽然在技术上有一定困难但也是有解决方案的,只是该设备在机场用量较小,使用频率也不高,所以可以作为“油改电”项目的后期产品规划 

2 

飞机地面空调车 

1.桥载式空调已实现了电动化,就是采用市电电源; 

2.如果要替代原有的空调车,给远机位没有市电或配电功率不够大的远机位提供电动空调,车辆底盘的电动化没有问题,上装部分电动化也没有问题,只是由于该设备平均用电功率大,用电时间长,需要配很大容量的电池,车辆的尺寸和吨位会很大,价格也会很高,所以,机场有可能拿这部分钱去解决远机位供电的问题也是有可能的,所以市场前景不明确,所以该设备的电动化需要市场有明确需求后才会研发。 

3 

飞机充氧车 

这个设备的车辆底盘电动化没有问题,只是上装的电动化需要生产该设备的专业厂家去考虑,由于该设备的生产厂家很少,专业性很强,需要特殊资质,民航公告中只有一个生产厂家,所以该设备的电动化就看这个厂家的情况和机场是否有需求了。 

4 

罐式加油车 

额定载荷5000L-45000L,车辆底盘的电动化没有问题,只是该设备是自行式罐式加油设备,属于通用的特种车辆,其安全性有一定的特殊和通用的行业要求,机场设备“油改电”项目就该车辆的电动化应充分借鉴通用加油车的电动化来确定后续规划。 

五、机场车辆“油改电项目的技术新方向和市场新方向 

1.机场车辆“油改电”项目的技术新方向 

机场车辆“油改电”项目主要技术是电动化,在电动化技术应用在机场特种车辆的过程中基本实现了这些车辆的“数字化”,原因是电动化的配套件,如:电池系统中的电池管理系统(BMS)、驱动电机及控制器、辅助电机及控制器、整车控制器等全都采用了数字化控制技术,并且整车通过CAN网络将各个控制单元连接在一起,通过通讯协议来协调相互之间的控制,实现了本行业原来多数产品的模拟控制升级为更先进的数字化控制了,数字化带来的不仅是高可靠性和高可扩展性,还带来的更丰富的控制策略,如:开机自检,操作提醒及记录、故障记录、黑匣子记录功能等,很多信息可以实时的存储和调用,为此,电动车很容易实现车辆相关信息的上传,一个机场的多台电动车的信息上传到一个信息管理平台上就形成了一个车联网,所以电动化又升级为网络化了,每一台电动设备就是一个网络终端,可以加装人脸识别系统,监督和规范驾驶员的操作,还可以加装图像传感器和距离传感器,很容易实现对接飞机设备的辅助防碰撞功能,电动车辆还可以通过加装传感器和线控装置,轻松实现远程??厣踔廖奕思菔?,这就属于智能化技术了,电动化+数字化+网络化+智能化就是一个智慧型无人车队,可以按照航班信息自动调配相关车辆进行保障,可以实现自动对接飞机,各种自动措施可以保证不会碰撞飞机等等,机场车辆“油改电”项目带来的新技术方向就是智能化和无人化,所以,机场车辆“油改电”项目的意义何其深远! 

2.机场车辆“油改电”项目的市场新方向 

机场车辆“油改电”项目的技术新方向必将带来市场营销的新方向,由原来单一的设备销售模式改变为多种新型市场合作方式,例如:融资性租赁和经营性租赁,还可以在一个机场对机场当局、各驻场航空公司等进行车辆共享,刷卡用车,账单式结账,清晰明了。设备生产商提供给机场用户的不仅仅是个产品,而是由这些产品组成的一个系统,通过网络化和智能化技术提供更多的通用化和定制化服务,从一个产品提供商转变为系统服务商,同样作为机场用户也将带来新变化,机场用户可以实现轻资产、服务外包,最大程度的节支增效和降低运营成本和运营风险。 

总结:本文对机场特种车辆“油改电”项目重要意义的实际体现及该项目的重要技术进行了详细说明,提出了在技术上应该坚定不移的贯彻相关国家标准,电池采用高压锂电,优选磷酸铁锂电池标准箱,主要配套件优选国内成熟配套件,车和桩都采用充电国家标准,最终要实现车不挑桩、桩不挑车,这是机场特种车辆“油改电”项目推广的前提和基础,并且还对该项目实施初期的产品招标书中的典型技术问题进行了说明和分析,简要说明了机场车辆哪些已经实现电动化了,哪些将要实现电动化,还有几个特殊的设备要不要电动化也进行了说明,还展现了该项目将会带来的电动化+网络化+智能化+无人化的新技术方向,并且由此带来的市场和运营层面的新变化。总之,机场特种车辆“油改电”项目的前途一片光明且任重而道远,让我们一起为建设绿色化智慧型机场而努力吧?。?/span>威海广泰空港设备股份有限公司副总工程师  陈江岸 

                                               

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