S WB 6 12 9 F C 燃料电池电动客车总体设计
沈海燕，蒋季伟
（上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心，上海 200438）
摘要：简要介绍 SWB6129FC 燃料电池电动客车的造型、技术参数、整车配置等设计方案，提出燃料电池客车在电安全和氢安全方面的控制策略。

关键词：燃料电池；电动客车；动力系统；设计；策略
中图分类号：U469.72；U462.2 文献标志码：B 文章编号：1006- 3331（2011）02- 0033- 03
近几年，各国政府和汽车产业纷纷将发展重点转向新能源汽车。

2010 年上海举办的世博会，就采用了低噪声、零排放的新能源汽车，一方面体现“城市让生活更美好”的主题，另一方面展示我国新能源汽车方面的成果。

全球环境基金（GEF）和联合国开发计划署（UNDP）在中国采购燃料电池公共汽车，用于世博园内以及世博会后在嘉定指定区域内使用，上海汽车商用车技术中心承担整车的设计及产品试制工作。

SWB6129FC 燃料电池电动客车正是在这种背景下研发的。

1设计原则
1）“安全”原则：整车采用强电及氢燃料，以乘客及使用维修人员的安全为设计最高原则。

2）“精品、高质”原则：优先采用成熟技术、成熟产品及高品质配件，确保整车的可靠性，并对各系统总成进行优化匹配，使整车性能先进、质量可靠。

同时运用工业设计理念，确保各零部件外形美观、布置协调。

3）“人性化”原则：充分考虑操纵轻便性，维修方便性，使用过程简单化，工作环境舒适化。

4）“联合开发”原则：设计、生产过程中结合上汽集团内部和外部优质设计资源，充分调动和运用供应商的资源，进行联合开发。

5）“标准化、系列化、通用化”原则：大力采用国际、国家标准和行业标准，设计中优先采用上汽集团内现有车型的平台与零部件，提高研发和试制及生产效率，降低成本。

2 主要技术方案
2.1 主要技术参数
长×宽×高 /mm 11 990×2 550×3 450
轴距 / 前悬 / 后悬 /mm 5 940/2 670/3 390
整车整备质量 / 最大总质量 /kg 14 200/18 000
乘员座位数 / 最大乘员数 / 人 29+1+1/67
最高车速 /km/h ≥70
接近角 / 离去角 /° 7/ 7
一次加氢续驶里程 /km 220
2.2 整车造型
该车造型完全由我公司自主设计，外观造型突破目前传统的平滑、缺乏变化的现状，而以变化的棱线为主基调。

前围型体更加立体、饱满，体现时代感和进取精神。

后围更多地使用切面来表现形体，线条和特征更加硬朗，张显个性。

整车外观新颖、美观、棱角分明，给人带来强烈的视觉冲击。

整车的外观如图1所示。

2.3 车身及底盘结构
整车车身骨架采用矩形钢管焊接形成半承载式车身。

前后围均采用玻璃钢件与骨架连接的整体式结构。

车架为三段式结构，侧围骨架与顶骨架以及车架的重要连接部位采用环形设计，有利于承载力的传递，提高了车身骨架的强度。

顶盖上方布置了氢气气瓶支架、动力系统冷却支架等装置。

车身外蒙皮为 1 mm厚的镀锌钢板，车顶氢气瓶罩壳为玻璃钢件，顶裙围采用成型的铝合金板，有效地保证了整车的平整性及连贯性。

氢气瓶罩壳顶部可以打开，方便氢气瓶的维护。

前后桥采用采埃孚（ZF）全低公交车桥，空气悬架系统减振器和气囊数为前 2 后 4。

动力转向系统采用电液助力转向结构。

制动系统采用电动空压机提供气源，替代传统柴油机气泵组成的双回路气制动系统，附带ABS、 ECAS底盘升降及侧跪功能，并可选装ASR。

2.4车身内饰及附件
基于该车为高档城市客车车型，并且用于世博园区 VIP 贵宾接待车，整车内饰以色彩清新配置豪华为基调。

整车内饰以银灰色为主色调，风道为铝合金成型件，顶内饰板为亚麻板 PVC 包皮，侧围内装饰板为ABS 表面喷亚光漆。

侧窗采用粘贴玻璃上 1/3 内推拉结构。

舱门均为铝合金材质。

驾驶员座椅可进行六向调节，配备三点式安全带。

乘客区座椅布置为 29 个座椅 +2 个折叠座椅。

扶手为铝合金材质，表面亚光处理。

中门处配有手动推拉式残疾人踏步，方便残疾人上下车。

整车电器系统主要的配置有前后组合式大灯、通长顶灯、独立冷暖式并带新风机构空调、下车监视器、倒车监视器、MP3 电脑报站器、前后电子路牌及侧路牌、LED 点阵显示屏、GPS、GPRS、整车运行数据记录等设施。

2.5动力系统
该车选用两种混合型燃料电池动力系统：清能华通动力系统采用“双燃料电池发动机＋单驱动电机＋动力蓄电池”结构形式；上燃动力系统采用“双燃料电池发动机 + 双驱动电机 + 动力蓄电池”结构形式。

清能华通动力系统的原理及布置如图 2、图 3 所示。

1）车载供氢系统。

为整车提供燃油储备，氢气通过高压注到氢气瓶中并通过管路输送到燃料电池系统中。

按照续驶里程要求，清能华通动力系统采用 7 个氢瓶，布置在车顶前部。

2）燃料电池系统。

系统将氢气和氧气反应产生电能，为整车提供主要动力来源。

燃料电池系统主要包括燃料电池系统、空气供应系统、氢气供应系统、燃料电池冷却循环系统、控制系统等。

燃料电池系统需满足工作环境温度 - 10~42 ℃、绝缘≥60kΩ、耐久性指标4 000 h、氢气利用率 95%等技术要求。

清能华通动力系统中两个燃料电池堆布置在车身后部。

3）动力电池系统。

动力电池系统由多个动力电池单体、动力电池箱组、电池管理系统、高压电安全系统、热管理系统等组成。

能为整车提供辅助能源，并可在紧急情况下为整车提供动力。

清能华通动力系统中动力电池布置在前轮后部的舱门内。

4）电驱动系统。

电驱动系统将电能转化为机械能，并对转矩、转速进行一定的控制，使输出满足车辆驱动的要求。

清能华通动力系统中采用单电机驱动的结构方式。

5）整车控制系统。

对整车功率、能量管理等进行检测、诊断、控制。

2.6 电安全与氢安全设计
2.6.1 电安全设计
整车电安全设计主要包括：高压安全防护、高压安全互锁、紧急情况处理及整车电磁兼容 EMC。

1）高压安全防护主要的措施：整车采用双重绝缘、配备高压漏电检测装置、人工切断装置；具有高压过压、短路报警功能；高压电缆满足国标要求，并在高压部分设置警告标签。

2）高压安全互锁要求的主要措施：整车外接充电、加氢口打开、高压系统接通三个动作任一个动作发生时其他两个动作均被切断或无效。

3）紧急情况处理的主要措施：当整车发生着火、氢泄漏、高压系统电流过大、漏电过大或发生撞车时，驾驶员能得到警示，同时动力系统自动切断高压电及供氢系统，并将报警信息通过车载GPRS 无线通讯系统传回监控中心。

4）电磁兼容 EMC 要求：整车的电磁兼容符合国标规定的要求。

2.6.2 氢安全设计
整车氢安全设计包含：警告、危险和 / 或紧急情况下明显的提示，自动切断氢气供应和其他的处理措施。

该车具备氢泄漏报警、使用状态监控、剩余气量监控等功能。

对车内的氢气浓度在线监控，并将结果显示在驾驶员仪表上，当发生氢泄漏时，发出声音及光信号提示。

在撞车时，切断供氢系统的氢气供应。

储氢量低于设定值时，发出警告并进行相应保护动作，避免氢瓶放空。

3 结束语
燃料电池电动汽车具有效率高、噪声低、零排放、续驶里程长等优点，被誉为“绿色汽车”，被国际汽车界普遍认为是未来汽车的最终解决方案。

但目前燃料电池汽车制造成本和使用成本过高、辅助设备复杂、启动时间长等缺点也使得目前燃料电池电
动汽车难以形成量产阶段，还有待进一步研究解决。

参考文献：
[1]崔胜民.新能源汽车技术[M].北京：北京大学出版社，2009.9.
[2] 陈文弟. 客车制造工艺技术[M]. 北京：人民交通出版社，2002.10.
[3]刘惟信. 汽车设计[M]. 北京：清华大学出版社，2001.7.
[4] 《汽车工程手册》编辑委员会. 汽车工程手册：设计篇[M]. 北京：人民交通出版社，2001.5.
[5]陈明伟. 燃料电池城市客车动力系统基本技术方案研究[D].上海：同济大学汽车学院，2005.12.
[6]童俊. 混合动力客车高压电安全性能研究[D]. 长沙：湖南大学，2008.1.
[7]王晓蕾，马建新，邬敏忠，等. 燃料电池汽车的氢安全问题[J]. 中国科技论文在线，2008，（5）。