目前比较公认的新能源技术的路线图，由近及远的排列分别是：传统汽车的高效动力总成、混合动力包括插电式和增程式、纯电动驱动系统和氢燃料电池车。得益于政策利好的推动，混合动力系统汽车在中国的销量不断攀升，纯电动汽车的销量也从2014年开始崭露头角。混合动力汽车，由于受制于有限的燃油经济性的提升,而且无法避开发动机等汽车核心零部件,往往被看作是新能源汽车发展的过度阶段;而纯电动汽车由于其零排放和零污染的特点，以及本身结构简单，且核心的动力总成部件包括电池、电动机以及电控系统在产业化过程中的技术都有良好的积累，被看作是新能源汽车发展的一个长期方向。

然而纯电动汽车的发展受制于两大核心障碍：一是缺乏大规模的充电网络设施;二是目前广泛应用的电池技术在成本、功率密度以及安全性方面还有待大幅度的提升。目前利好的消息是政府在大力推广充电站以及充电桩的基础设施建设，对于充电协议标准的规范化也在进一步落实当中。目前广泛应用的动力电池技术仍然是以锂电池为主;得益于新能源汽车的大力推广以及锂动力电池的正负极材料的生产加工工艺的改进;动力电池的单位成本有望进一步降低，功率密度进一步等到提升。

目前纯电动商用车的推广最具有现实意义;这其中包括公交车、短途以及市际大巴/校车以及市政特种车。它们的共同特点是有比较固定的行车路线，车辆用途单一，可以在固定的地点设立充电站，便于集中充电;动力电池组的维护也便于统一管理。另外，商用车的节能减排的效益也远远大于乘用车。

商用车电气化发展的技术路线

产业的发展离不开技术的支持，技术创新决定着新能源汽车发展的成败。商用车电气化发展的技术路线有几个主要方向：48 V低压系统、发动机起停系统、发动机的动力辅助系统、混合动力系统以及纯电驱动系统(见表1)。

在纯电驱动的商用车中，动力系统的驱动以及车载高压电气附件这两个领域是技术发展和创新的重中之重。动力总成的优化对于使纯电动的客车能够达到甚至超过传统柴油车的动力能和省电率有相当重要的作用。而电气化的发展趋势也对商用车的高压电负载的能量管理安全性和可靠性的要求提高到了一个新的标准。如何能够有效地管理纯电动商用车的机械驱动系统以及安全可靠的管理车载电能成需要创新突破的技术关键点。

纯电动客车变速器概念需要重新定义

如今从事纯电动客车生产和研发的人员面临着多种驱动系统技术方案的选择，包括电动机直驱、带多级变速器方案以及轮边电池驱动(见图1)。

图1  多种驱动系统技术方案

各种驱动方案各有其优缺点：纯电动机驱动的动力总成方案，由于其结构简单、系统可靠性高，目前是主流采用的纯电驱动方案，然而由于其驱动系统中只有后桥来实现单级减速，系统的动力性能特别是爬坡和加速无法满足，往往需要大功率的驱动电动机来满足起步以及爬坡能力。轮边电动机直接把输出力矩作用在独立的驱动轮上，系统的转换效率可达到最高，然而独立驱动的电动机往往控制更为复杂，系统的成本也很高。而采用多级变速器方案的纯电驱动系统，由于电动机直接与变速器通过花键相连，中间没有普通汽车的离合器，通过加装电控系统实现自动变速，能够同时满足最优的动力性能和用电经济性。表2是针对12 m的城市公交客车对比的直驱电动机和带AMT变速器的纯电动系统性能以及百公里耗电量的综合比较。总的来说，与电动机直驱方案相比，带AMT自动变速器的纯电动客车驱动方案具备以下优势：

1. 在采用相同后桥速比的情况下，采用带自动变速器系统的车辆爬坡性能可提高一倍以上;

2. 采用的电动机及其电动机控制器较直驱电动机及其控制器体积减小55%～65%，整体系统(电动机系统加变速器系统)体积较直驱系统减小5%～10%;

3. 采用自动变速器系统的车辆具备更好的节能优势，即可用更少的电池完成相同的行驶里程。由于AMT能够使电动机长期处于工作于高效区，因此节能效果高达10%～15%。

然而，必须要承认，纯电动客车由于没有内燃机驱动系统相连，往往不需要太多的档位和速比，从均衡各方考虑来看，纯电动汽车中变速器的概念将会被重新定义。其中纯电动乘用车以及轻型卡车由于电动机本身的调速范围已经很宽，所以不需要专门的变速器，类似于两级减速的装置或者可以直驱方式即可。而对于大型纯电动车，如8 m以上的公交和客运车以及中型和重型卡车则需要三档或以上的变速器装置来优化动力总成的转矩和转速：其一是这些车型在低档起步和爬坡的时候需要大转矩来驱动车辆;其二是需要中档和高档位让电动机保持在高效运行区以达到百公里耗电量的最优。

由图2和图3可知，在驱动12 m纯电公交系统的时候，如果采用两档变速器的方案情况下，首先是两级速比之间的换档冲击比较大;其次是二个档位满足车辆在35 km/h车速以上的爬坡性能;最后是造成驱动电动机的工作运行点会有部分落在90%以下的低效率运行区域，造成耗电量的损失。而在四档变速器的驱动系统下，车辆的爬坡，换档平顺以及耗电方面性能均能达到最优。

值得一提的是，多级变速器的换档驱动系统;目前广泛应用的有气动、液动以及电动方式，控制方式一般均为电控。考虑到商用车的电气化趋势以及为了保证换档的性能品质(换档冲击和换档时间)，电控电动的换档方式应是新能源商用车自动变速器的发展方向。

智能化模块化的高压负载高压配电管理

新能源汽车及动力电池是对安全性要求较为特殊的产业：为满足车辆动力性能以及各种高压电附件的正常工作，需要装配足够的高压电源，并形成具有高电压和大电流的电力回路。商用车的高压电气系统地工作电压在300～900 V，工作电流可高达数百安培，顺时短路放电电流也会成倍增加，高压回路的短路、漏电等故障都对电动汽车的用电安全构成了潜在的威胁;高压电气系统的开发、维护也对于主机厂产品快速开发和终端用户的安全使用与维护造成了挑战。美国和欧洲在国际化标准组织如ISO、IEC的帮助下都先后发布了若干电动汽车高压系统的技术标准和安全要求。

中国也于2014年11月成立了国家电动客车电控与安全工程技术研究中心，重点研究电动客车的电控技术与安全技术，用于提高电动客车安全性、可靠性和经济性。然而目前在商用车高压负载以及电力电子国家安全标准还未出台的情况下，各厂商对于动力电池和高压负载的系统性、安全性的研发态度还不够严谨，高压电气系统相关产品的设计还没有经过系统级的优化和有效地验证，由此引起的安全隐患甚至起火事故需要引起足够的重视。

高压电系统的功能是保证整车系统动力电能的传输，并随时检测整个高压系统的绝缘故障、断路故障、接地故障和高压故障，以保证设备和人员安全为首要任务，也是电动汽车产业化的关键技术之一。随着商用车电气化趋势的发展，车载的高压电气负载的种类越来越多，这就需要一种系统化的，安全可靠的，并且智能的管理系统来监控并控制车辆的所有高压电气负载(见图4)。同时由于新能源商用车的配置和电气系统架构随着客户的要求而变化，这种电气配电管理方案也需要模块化的设计来满足不同平台间的快速切换并且缩短新产品的开发周期和费用。

以伊顿的智能柔性高压配电盒为例，该设计方案提供了灵活安全的高压配电和控制技术为新能源商用车传动部件与高压电气负载提供了可靠先进的电能管理方案(见图5)。该创新性的设计以基于模块化的能量分配管理模块单元(PDE)为最基本的高压电气负载控制单元，所有的分布式的控制单元的监控、管理以及与整车控制器的通信功能则由统一的管理控制系统来完成。系统级的管理控制单元和单位模块的能量管理单元的功能详见表3。

图5  伊顿的智能柔性高压配电盒设计方案

系统级的高压配电盒提供了全金属的封闭系统，所有的电力电子负载接线端子均提供屏蔽，能够有效的减少EMI的干扰;另外系统的内的高压正负极均采用了铜排母线方式而非电缆连接，增强了系统可靠性。由于每一路的负载均有独立的PDE模块检测和控制，能够有效地进行负载能量管理并隔离故障来源，每一路PDE还带有独立的电压电力以及温度采样，能够对付在进行更优的诊断功能;其中可配置的漏电流检测电路，其检测的结果不受负载Y电容的影响。从控制的角度来说，每一路负载均可启用选配的电路预充功能，并可独立快速的响应本地故障。

总得来说，基于这种分布-集中式的商用车高压电气管理方案系统，可对混合动力以及纯电动系统平台作灵活的配置，主机厂商只要按照电气负载的配置选取能量管理模块PDE的类型和数量，无需做另外的开发。