純電動公交客車推廣應用中的技術(shù)保障的研究

陳寶華

摘 要：隨著傳統(tǒng)能源的枯竭與環(huán)境污染的日益嚴重，世界各國紛紛加大了新能源汽車的推廣力度。純電動公交客車是新能源汽車中的一種，具有節(jié)能、環(huán)保、低噪音等優(yōu)勢，逐漸應用到城市公交系統(tǒng)中。但是由于純電動車輛投入使用的時間較短，面臨著新模式、新技術(shù)、無標準等現(xiàn)狀，限制純電動公交客車的應用。文章對純電動公交客車推廣應用技術(shù)保障展開了研究，并對純電動公交客車應用過程中的故障類型與原因進行了分析，提出一些技術(shù)保障的措施，為行業(yè)的發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：純電動公交客車 故障 技術(shù)保障

隨著環(huán)保意識的增強及新能源技術(shù)的發(fā)展，純電動公交客車在城市公交系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。截至2023年底，我國電動公交客車保有量高達數(shù)十萬輛，占全國公交車總量的50%以上[1]。但是純電動公交客車在使用的過程中受到電池續(xù)航能力、充電樁等技術(shù)難題的限制，給純電動公交客車的推廣應用帶來負面影響。文章對純電動公交客車推廣應用中的技術(shù)保障展開研究，探討其在實際運營中所面臨的問題，并提出了一些解決的方法，為純電動公交客車推廣應用，提供技術(shù)的支持。

1 純電動公交客車推廣應用的背景

1.1 環(huán)境污染嚴重

隨著我國經(jīng)濟水平的提高，我國家庭中汽車保有量逐漸上升，不僅給道路交通帶來了很大的壓力，還給生態(tài)環(huán)境、傳統(tǒng)能源開采帶來了壓力。眾所周知，傳統(tǒng)汽車主要以石油為能源驅(qū)動，在運行的過程中產(chǎn)生一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、二氧化硫、含鉛化合物、苯并芘及固體顆粒物等污染物，容易造成空氣污染以及光化學煙霧，不僅影響人們的身體健康，還給生態(tài)環(huán)境帶來巨大的壓力[2]。為了降低傳統(tǒng)能源對氣候、環(huán)境的影響，發(fā)展新能源車輛成為當務(wù)之急。純電動公交客車作為新能源車輛中的一種，受到了社會各界的廣泛關(guān)注。

1.2 石油能源形勢嚴峻

石油作為汽車的主要能源面臨著枯竭的嚴峻形勢。我國的石油資源主要分布在東海、珠江口、渤海灣、柴達木、塔里木、準格爾、鄂爾多斯、松遼等地區(qū)，可開采的資源量約為172億噸，占全國石油資源的81.13%[3]。這個數(shù)值看似龐大，但是隨著汽車保有量的持續(xù)增長以及其他領(lǐng)域石油需求量的增加，遠遠不能滿足我國對石油資源的需求。為了不斷滿足國內(nèi)石油資源的需求，我國每年需要從其他國家進口大量的石油。早在1993年，我國已經(jīng)成為一個石油資源進口國家，并且每年石油進口量持續(xù)增加，2023年中國原油凈進口量約5億噸。并且隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，我國對石油的需求量將持續(xù)增長，進一步加劇石油進口的缺口?？梢哉f，我國石油能源形勢是非常嚴峻的，新能源汽車的研發(fā)和使用迫在眉睫。

1.3 汽車保有量持續(xù)增加

汽車是人們出行的主要交通工具，也是商業(yè)活動的重要運輸工具，近些年來汽車保有量逐年增長。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計顯示，我國民用汽車保有量呈逐年上升的趨勢，根據(jù)2005-2015年的相關(guān)數(shù)據(jù)，我國2005汽車保有量約3159.66萬輛，而2015年汽車保有量則增加到了17228萬輛，翻了5倍。而隨著汽車保有量的增加，汽車尾氣成為城市空氣污染的主要來源。

1.4 汽車能源消耗嚴重

隨著居民經(jīng)濟水平的提高以及企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大，汽車保有量、使用量持續(xù)增加。而汽油或柴油是汽車的主要驅(qū)動能源，其能源消耗日益嚴重。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，2017年石油能源消耗中，工業(yè)汽油占5.0%，建筑業(yè)占3.4%，生活占21.7%，住宿餐飲、批發(fā)零售占2.2%，交通運輸、倉儲、郵政業(yè)占47.7%[3]，從這個數(shù)據(jù)中可以看出交通運輸類汽車能源消耗是柴油與石油消耗的第一大戶。

1.5 新能源汽車的發(fā)展

為了降低汽車行業(yè)對石油的依賴以及環(huán)境保護、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的落實，促進汽車制造業(yè)的發(fā)展，我國將目光投向了新能源汽車的發(fā)展上。

“十五”時期，我國將“新能源汽車”列為“863”重點科研專項，提出了以燃油車為基礎(chǔ)、以新能源為發(fā)展方向的戰(zhàn)略。2009年度，財政部和科技部聯(lián)合下發(fā)了《節(jié)能與新能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法》，進行新能源汽車的試點，嘗試在全國13個城市中投放新能源汽車。2010年，國家擴大了節(jié)能與新能源汽車的試點范圍，地方政府也紛紛出臺了新能源汽車的補貼政策。2015年3月24日，中共中央、國務(wù)院常務(wù)會議通過了《關(guān)于加快推進生態(tài)文明建設(shè)的意見》，并提出了“堅持當前長遠相互兼顧、減緩適應全面推進，通過節(jié)約能源和提高能效，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，增加森林、草原、濕地、海洋碳匯等手段，有效控制二氧化碳、甲烷、氫氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫等溫室氣體排放。[4]”的要求。習近平同志于2017年10月18日在十九大中提出：“要堅持人和自然和諧共生?！币笤谌珖秶鷥?nèi)貫徹落實“綠水青山就是金山銀山”的理念，堅定不移地踐行“節(jié)約、環(huán)?！钡母痉结槨?/p>

2 純電動公交客車推廣應用概況

2.1 純電動公交客車的推廣情況

根據(jù)公安部的最新數(shù)據(jù)，截至2022年底，全國新能源汽車保有量達1310萬輛，占汽車總量的4.10%，扣除報廢注銷量比2021年增加526萬輛，增長67.13%。其中，純電動汽車保有量1045萬輛，占新能源汽車總量的79.78%。2022年全國新注冊登記新能源汽車535萬輛，占新注冊登記汽車總量的23.05%，與上年相比增加240萬輛，增長81.48%[5]。深圳市在新能源車輛推廣中遠遠領(lǐng)先于其他城市，在2017年底已經(jīng)全部專營公交車輛的純電動化。

2.2 純電動公交客車推廣應用過程中遇到的難題

隨著環(huán)保意識的增強與新能源汽車技術(shù)的不斷提升，純電動空調(diào)客車作為綠色出行的代表，在城市公共交通中發(fā)揮出越來越重要的作用。強有力的技術(shù)保障是維持純電動公交客車正常運營的基礎(chǔ)前提。純電動公交客車和柴油公交客車相比，除了驅(qū)動機構(gòu)和動力能源有本質(zhì)的區(qū)別外，在電路和控制系統(tǒng)方面也有很大的不同。也就是說純電動公交客車控制系統(tǒng)的電子化程度更高，集成控制電路更為復雜。也就意味著想要實現(xiàn)純電動公交客車的廣泛應用，必須解決電池技術(shù)、充電設(shè)施、車輛維護保養(yǎng)等技術(shù)難題。

2.2.1 電池技術(shù)

在純電動公交客車推廣應用的過程中，電池技術(shù)的限制是現(xiàn)階段需要解決的技術(shù)難題之一。眾所周知，純電動公交客車是以電能為驅(qū)動的交通工具，往往采用蓄電池來為客車的運行提供電能。盡管電池技術(shù)不斷進步，但是電池的續(xù)航能力依然比較有限，不能完全滿足長時間運營的需求。并且蓄電池低溫條件下，容易發(fā)生電能的損耗，降低了蓄電池的續(xù)航能力，客車在運行一定距離后需要充電才能正常運行。純電動公交客車的頻繁充電降低了客車的運行效率。同時以現(xiàn)有的電池技術(shù)，蓄電池在高溫天氣下有爆炸、起火的風險，安全性得不到有效的保障。此外，純電動公交客車還存在充電時間長的問題。純電動公交客車在電量耗盡后需要進行充電，為了盡可能延長電池的使用壽命，多采用低流速充電的模式，充電的時間是比較長的，整個充電過程可能需要數(shù)個小時，充電的過程中純電動公交客車是無法正常運營，降低了客車的運營效率。

2.2.2 充電設(shè)施

隨著純電動公交客車在城市公共交通系統(tǒng)中的普及，對充電設(shè)施的需求量也日益增加。但是由于充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與規(guī)劃的滯后，許多城市現(xiàn)有的充電樁不能滿足純電動公交客車的日常充電需求，導致純電動公交客車無法及時充電，不僅降低了純電動公交客車的運營效率，還影響了乘客的出行體驗。充電設(shè)施的限制主要體現(xiàn)在兩個方面，一是充電樁數(shù)量的不足。近些年來，雖然我國加快了充電樁的建設(shè)，在城市與周邊設(shè)置了一定數(shù)量的充電樁。但是一個充電樁只能同時為兩輛新能源車輛充電。由于純電動公交客車投放數(shù)量的增大，而充電樁建設(shè)的滯后性，如果同時有多輛純電動公交客車需要充電，現(xiàn)有的充電樁不能滿足其充電需求。而是充電樁布局的不合理。城市在充電樁規(guī)劃建設(shè)過程中可能存在某些不合理之處，導致部分地區(qū)的充電樁過于密集，而某些地區(qū)數(shù)量嚴重不足。充電樁布局的不合理，不僅不能滿足新能源車輛的充電需求，還可能造成資源的浪費。

2.2.3 維護保養(yǎng)難題

純電動公交客車由于控制系統(tǒng)高度集成、電路復雜性高、電池電機特殊等，增加了維護保養(yǎng)的難度。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）動力系統(tǒng)價格昂貴，專業(yè)性強，廠家為了保持自身的競爭優(yōu)勢，往往不會對外公布相關(guān)參數(shù)，進而增加了維修的難度。（2）控制系統(tǒng)程序和電路資料保密，如果出現(xiàn)電路故障和控制系統(tǒng)故障，公交集團不能自行維修，只能由廠家調(diào)試。（3）電控部件規(guī)格不統(tǒng)一，很難在市場采購到可替代的部件。（4）缺乏檢測設(shè)備，維修人員只能摸索和積累維護保養(yǎng)的經(jīng)驗。（5）純電動公交客車的維修成本較高，尤其是車輛相關(guān)部件保質(zhì)期到期后，維護保養(yǎng)的成本將成倍增加。（6）純電動公交客車采用高壓電器、電源，增加了車輛維修過程中的安全風險。（7）我國在純電動車輛檢測、維護等方面沒有形成統(tǒng)一的標準，造成車輛維護保養(yǎng)的不規(guī)范，無法保障維修的質(zhì)量。純電動公交客車在使用過程中可能出現(xiàn)動力電池類故障、驅(qū)動電機類故障、電控類故障和其他故障。純電動公交客車采用動力電池蓄能和電機驅(qū)動，電池、電機、電控的故障往往為故障維修的技術(shù)難點。

3 純電動公交客車推廣應用中的技術(shù)保障措施

3.1 電池技術(shù)保障

目前市面上純電動公交客車主要采用鋰電池作為驅(qū)動電源，理論續(xù)航里程可達到200km。但是受到環(huán)境因素、其他因素的影響，實際里程可能無法達到這個標準，在續(xù)航方面無法與傳統(tǒng)燃油公交客車媲美。電池技術(shù)是純電動公交客車整個車輛運行的核心，隨著電池技術(shù)研究的深入，不斷提升電池的能量密度與使用壽命。近些年來，新能源汽車制造企業(yè)在電池技術(shù)方面加大了研究的力度，推動了電池技術(shù)的進步。某些汽車制造企業(yè)通過增加蓄電池組的方式來增加純電動公交客車的續(xù)航能力。也有的汽車制造企業(yè)通過先進的電池管理系統(tǒng)來增加電池的能量密度，進而促進電池續(xù)航能力的提升。還有的汽車制造企業(yè)通過優(yōu)化車輛能耗的方式來降低車輛使用過程中的能源消耗，進而促進續(xù)航能力的提升。在研究中發(fā)現(xiàn)，磷酸鐵鋰動力蓄電池在續(xù)航能力、安全性、制造成本、節(jié)能環(huán)保、大流量放電等方面展現(xiàn)出更多的優(yōu)勢。例如某知名汽車制造企業(yè)同時通過高能量密度鋰離子電池與先進電池管理系統(tǒng)，將某款純電動公交客車的續(xù)航里程提升到300km，滿足目前城市公交的日常營運需求。

3.2 充電設(shè)備技術(shù)保障

隨著純電動公交客車數(shù)量的增加，我國加快了充電樁網(wǎng)的建設(shè)。一方面，我國相關(guān)部門通過稅收優(yōu)惠，財政補貼等政策，鼓勵企業(yè)或個人參與到充電設(shè)施的建設(shè)中。另一方面，我國還強化了充電樁的規(guī)劃與布局，進一步提高充電樁布局的合理性、便利性。截至2022年底，我國公共充電樁數(shù)量已超過100萬個，覆蓋了全國主要城市和地區(qū)[6]。同時一些城市還通過建設(shè)智能充電站優(yōu)化充電網(wǎng)絡(luò)布局等方式，進一步提高充電設(shè)施的便利性與利用率，不斷滿足我國純電動公交客車的充電需求。此外，我國在充電效率方面也加大了研究的力度。一般情況下，新能源小汽車主要采用交流電技術(shù)充電，而純電動公交客車則采用大功率充電。近些年來，部分汽車制造企業(yè)通過智能充電技術(shù)、快充技術(shù)等提高純電動公交客車的充電效率，有效縮短充電時間，進一步提高純電動公交客車的運營效率與乘客的乘坐體驗，有效減少電機、電池、電控系統(tǒng)的故障。

3.3 維修保養(yǎng)技術(shù)保障

純電動公交客車的維護與保養(yǎng)是非常重要的，及時有效的維護與保養(yǎng)能夠及時發(fā)現(xiàn)客車運營問題，避免小問題發(fā)展成大問題，維護客車正常運行的同時降低維修成本，甚至還能夠延長客車的使用壽命。目前，由于公交集團在“三電”維修方面技術(shù)薄弱，一般情況下為廠家提供維護服務(wù)。為了提高維修人員的技術(shù)水平，應該加快維修人員的教育培訓，不斷提高其知識水平和維修技能，使其在日常工作中能夠及時發(fā)現(xiàn)客車故障，并及時采取有效的措施進行處理，使客車能夠盡快恢復使用。同時還應該加強與汽車廠家的合作，共同溝通售后問題，滿足公交集團技術(shù)保障需求，進一步縮短維修的時間并提高維修的質(zhì)量，確保公交系統(tǒng)能夠保持正常的運行，滿足乘客的乘坐需求。此外，還應該建立維護保養(yǎng)臺賬，記錄每次維護保養(yǎng)的時間、類型、故障原因、維修方法等，為后期的維護與保養(yǎng)提供數(shù)據(jù)的支持。另外，還應該不斷完善維護保養(yǎng)機制、售后保修與服務(wù)體系以及考核評價制度等，使純電動公交客車能夠正常運行。

4 結(jié)束語

總而言之，純電動公交客車是社會發(fā)展的必要需求，應該加快技術(shù)研究，為純電動公交客車的推廣應用提供技術(shù)保障，使純電動公交客車能夠正常安全運行，滿足人們?nèi)粘３鲂行枨蟮耐瑫r提高體驗感，減少傳統(tǒng)能源的依賴，真正實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的同時促進公共交通事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]肖獻法，李浩東.北京興順達：走出新能源+微循環(huán)的公交運營發(fā)展之路[J].商用汽車，2020，（01）：77-80.

[2]江平.基于無線移動網(wǎng)絡(luò)的純電動公交車遠程監(jiān)控與故障診斷裝置研究及應用[D].江蘇大學，2019.

[3]張卡.純電動公交客車推廣應用中的技術(shù)保障的研究[J].時代汽車，2019，（08）：55-56.

[4]廖濤.新能源公交車快、慢充技術(shù)路線選擇[J].城市公共交通，2019，（04）：22-23.

[5]曹昌勝.純電動公交客車高寒地區(qū)使用問題淺析[J].城市公共交通，2018，（07）：28.

[6]李靜，戶亞威，朱為文，石求軍.純電動公交客車再生制動控制策略研究[J].機械設(shè)計與制造，2017，（08）：202-205.