電動公共汽車的整車性能的分析研究

韓承潤

（泰州市公共交通有限公司，江蘇 泰州 225300）

隨著傳統(tǒng)機(jī)動車輛的廣泛普及，人們逐漸從生活中發(fā)現(xiàn)汽車的一些缺陷，如：汽車的尾氣排放、發(fā)動機(jī)的維修、整車的成本較高以及化石能源的短缺等等，這一切都不利于汽車的發(fā)展。尤其如今提倡低碳環(huán)保，大量的尾氣排放加速了溫室效應(yīng)和大氣污染，對能源的過度依賴和消耗，是不可取的。然而，對于零排放、環(huán)保節(jié)能的純電動公交車來說，它能夠解決傳統(tǒng)汽車對環(huán)境污染、化石能源的短缺等難題，因而能夠得到快速的發(fā)展。

純電動公交車相對傳統(tǒng)的機(jī)動車而言，具有內(nèi)部空間大、噪聲小和運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)，通過攜帶較多的蓄電池，就可以得到較高的續(xù)航能力，其傳動形式多樣，占地空間較小。尤其純電動公交車的運(yùn)行線路較為固定，其充電、維修和保養(yǎng)相較于傳統(tǒng)的公交車都比較方便，因此純電動公交車的市場化推廣和應(yīng)用顯得尤為便利。

本文選用了揚(yáng)州亞星客車股份有限公司生產(chǎn)的亞星6101純電動公交車為研究對象，對整車的性能進(jìn)行分析和研究，重點(diǎn)對純電動公交車的電池和電動機(jī)以及目前純電動公交車存在的不足進(jìn)行探討。

1 純電動汽車主要面臨的問題

1.1 車輛的行駛里程

一般的純電動公交車為了降低電池的循環(huán)次數(shù)和提高電池的使用壽命，選擇一次性充電，公交車可以行駛150km左右，其中，城市公交道路實(shí)載實(shí)際工況里程約為：開空調(diào)時約120～160公里，非空調(diào)時約140～180公里。但是由于純電動公交車行駛時，不會勻速行駛，經(jīng)常處于啟動、加速、制動、停車的循環(huán)當(dāng)中，這使得對電池的損耗比較大，行駛的里程也會大打折扣。這個問題相對于燃油機(jī)動車而言就不會存在，因此如何提高電池的續(xù)航里程成為今后純電動公交車的研究重點(diǎn)。

1.2 整車的成本

目前市場上的純電動汽車，都是以原有的傳統(tǒng)燃油汽車的整車底盤為基礎(chǔ)進(jìn)行改裝而成。主要是將原有的發(fā)動機(jī)、油箱等原有動力系統(tǒng)部件換成驅(qū)動電機(jī)、動力電池等相關(guān)配套部件設(shè)備。由于電池、電機(jī)及其控制器技術(shù)比較復(fù)雜、成本很高，所以整車的造價費(fèi)用很高。

1.3 蓄電池的性能

純電動公交車的動力電池一般3年后會出現(xiàn)不同程度的衰減，壽命一般為5年。與傳統(tǒng)燃油汽車相比，其使用壽命明顯不足，如果采用優(yōu)質(zhì)的電池，其成本會顯著增加。普通燃油汽車燃燒化石能源，操作方便、靈活快捷，而當(dāng)今市場上的純電動公交車充電時間一般在6～8小時，亞星6101純電動公交車整車帶電量129千瓦/時，充電時間約4小時?？斐湫蛣恿﹄姵氐某潆姇r間的長短主要由快充型動力電池的倍率決定，但大功率充電樁投入成本較高。

2 純電動公交車整車參數(shù)和性能指標(biāo)

純電動公交車動力總成與傳統(tǒng)燃油公交車有所區(qū)別，動力源由電動機(jī)代替了發(fā)動機(jī)，蓄電池替換了內(nèi)燃機(jī)的燃油，因此純電動公交車匹配的參數(shù)主要有：驅(qū)動電機(jī)的性能參數(shù)、傳動系的電池參數(shù)。表1為揚(yáng)州亞星客車股份有限公司生產(chǎn)的亞星6101純電動公交車的結(jié)構(gòu)參數(shù)及性能指標(biāo)。

表1 純電動公共汽車整車參數(shù)

表2 四種類型的電池參數(shù)

2.1 動力電池參數(shù)

動力電池不僅是整個純電動公共汽車唯一的動力來源，而且還對整車的載重和空間使用有著重要的作用。由于電池的容量大小與電池的質(zhì)量和體積呈正相關(guān)，而純電動公交車的續(xù)航里程及續(xù)航能力的長短主要由動力電池的能量密度、EKg（單位載質(zhì)量能量消耗量）、整車帶電量、載客量、道路情況、紅綠燈及站點(diǎn)布置、駕駛員操作等因素決定，所以我們在對電池的選型時就不得不考慮純電動公交車整車的空間、載重大小和運(yùn)行路線。因此我們需要結(jié)合純電動公交車的實(shí)際情況，如行駛的里程、所載的人數(shù)、整車的空間等，對純電動公交車動力電池的類型、電壓和容量進(jìn)行選取。目前，一般的電動汽車所采用的電池可以分為慢充型（磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰）和快充型（多元復(fù)合鋰、鈦酸鋰）。四種類型的電池參數(shù)如表2所示。

從表2中的數(shù)據(jù)可以得出，每種類型的電池各具特點(diǎn)，在純電動公交車中大多采用多元復(fù)合鋰電池或磷酸鐵鋰離子電池，從而較好的滿足純電動汽車對動力蓄電池的要求，這樣使得公交車對于行駛的里程和續(xù)航能力得到較高的提升，同時進(jìn)一步地提高公交車整體的使用壽命，減少后期對于車輛的維護(hù)。亞星6101車型采用的是泰州春蘭公司生產(chǎn)的磷酸鐵鋰動力電池。雖然純電動公交車短期來看成本比較高，但是從長期的發(fā)展看，讓公交車能夠高效率、穩(wěn)定的行駛，可減少后期的維護(hù)成本，有效的節(jié)約工程師的人力成本。

由于公交車的電池動力要直接與電機(jī)控制器進(jìn)行連接，因此我們要對電池的電壓和容量進(jìn)行選擇。針對該電動公交車采用的鋰電池的特點(diǎn)，磷酸鐵鋰電池的單極電壓3．2V，多元復(fù)合鋰電池的單極電壓2．6V，我們根據(jù)電動機(jī)控制器所需電壓的大小，選擇磷酸鐵鋰電池單體的數(shù)量，使得最終磷酸鐵鋰電池組輸出的電壓與電動機(jī)工作的額定電壓相符。

該純電動公交車如果滿載人數(shù)，并以40km/h的速度勻速行駛時，可得到此時的輸出功率為4．1kW。由于電動公交車在運(yùn)行時，除了電動機(jī)使用的電能外，還包括整車的輔助裝備，如氣泵、水泵、助力泵、風(fēng)扇等，該部分可以消耗電池組總能量的10%，以及電池管理系統(tǒng)（BMS）對電池起保護(hù)作用也要消耗一部分電能，因此對電池組的容量的選擇至關(guān)重要。鋰離子電池容量的大小與整車的功率成正比，若電池容量越大，電機(jī)的輸出功率也越大，整個公交車的動力性能就越穩(wěn)定。純電動公交車在實(shí)際運(yùn)營行駛過程中的速度會長時間處于低速區(qū)間，再加上行駛路線和站點(diǎn)的固定性，使得公交車經(jīng)常處于啟動、加速、制動、停車的循環(huán)當(dāng)中，驅(qū)動電機(jī)的工作效率比較低、耗能大，因此適當(dāng)增加電池容量有利于緩解這些問題。

表3 驅(qū)動電機(jī)的性能參數(shù)

2.2 驅(qū)動電機(jī)的選型

驅(qū)動電機(jī)作為該公交車的直接動力，直接關(guān)系到整車的動力的輸出和行駛安全。因此對驅(qū)動電機(jī)的選擇至關(guān)重要。目前，作為純電動公交車常采用的驅(qū)動電機(jī)一般有以下幾種，其各種電機(jī)的特點(diǎn)如表3所示。

通過三種電機(jī)的對比分析，本文的公交車采用永磁同步電機(jī)作為驅(qū)動電機(jī)。由于純電動公交車在實(shí)際運(yùn)營行駛過程中，較長時間處于低速運(yùn)行，并且公交車還受到行車路線和站點(diǎn)的限制，使得驅(qū)動電機(jī)的工作效率相對較低，耗能較大。

3 結(jié)語

通過對純電動公交車的分析和研究，對公交車的關(guān)鍵組成進(jìn)行探討，有效的提高了公交車的使用壽命和改進(jìn)優(yōu)化的方向。

[1]彭唯．成都市公交車綠色維修評價體系及實(shí)施方案研究[D]．西南交通大學(xué),2014．

[2]路敵,楊寶森,喬有晶等．城市公交車電控柴油機(jī)維修技術(shù)探究[J]．汽車維修,2014,(02):6-10．