新能源車輛在北京公交運營使用和維修中的問題及應對

北京公共交通控股（集團）有限公司 王家良 孔維峰 孫 鵬

新能源車輛在北京公交運營使用和維修中的問題及應對

北京公共交通控股（集團）有限公司 王家良 孔維峰 孫 鵬

截至2017年3月末，北京公交集團擁有公共電汽車22901輛，其中：新能源車3812輛（1677輛純電動車、1233輛雙源電動車、40輛插電增程車、862輛混合動力車）；清潔能源車8006輛（5462輛LNG車、2544輛CNG車）；柴油車11083輛（797輛歐VI車、701輛國V車、6501輛國IV車、3084輛國III車）。公共電汽車中的新能源、清潔能源車計11818輛，占公共電汽車總數的51%（其中：電驅動車占12.1%、天然氣車占35%、混合動力車占3.9%）。

1 新能源車輛在運營使用中的問題

1.1 純電動車型

隨著北京公交集團充電樁及設施的不斷推進建設和運營線網的調整及優化，目前約800輛純電動車輛投入運營使用，基本使用狀況良好，但也存在部分故障影響車輛的正常運行，主要集中在電池及電機故障、整車防水絕緣等方面，在其他故障上主要為車輛DC/DC及DC/AC逆變器故障等。

1.2 混合動力車型

北京公交集團混合動力汽車自2009年6月起陸續投入運營，共計860輛。截止到目前，運行時間最長的車輛已近8年，系統使用基本穩定，節油效果明顯，相比于同級別傳統燃油公交車輛節油可達20%以上（經驗豐富的司機根據路況選擇適當油門位置行車，節油可達30%），尾氣排放大大降低。

這批混合動力車的主要問題為混合動力系統故障較高，影響了混合動力車型的正常運營，主要表現在以下幾方面：

一是混合動力系統故障，主要為變速箱、電子離合執行器、電池風扇逆變器等總成零部件故障；

二是電池風扇故障，導致電池散熱不好，溫度超高導致車輛無法正常行駛，且存在電池高溫安全風險。

三是部分車輛運行到約30萬公里時，混合動力系統呈現出部分關鍵總成壽命到期的跡象。

2 新能源車輛的維修問題

2.1 純電動車型

以2013年投入使用的某12m純電動車型作為分析對象，該車型采用永磁同步電機，采用AMT變速箱，動力電池為錳酸鋰電池，充電方式為直充模式。自2016年1月1日至2017年3月10日期間，共計發生各類故障167輛次，其中電源類、驅動系統、變速箱、電池系統、冷卻系統故障次數及占比見附表。

分析得出，純電動車型的故障主要集中在輔助電源（變頻器、逆變器）和驅動系統，占故障總數的26%以上。

附表

輔助電源故障屬于隱性故障，在判斷和排除過程中，要求維修人員對各零部件關聯性和邏輯關系的掌握能力較強，此類故障也對用電總成的正常運行影響較大，目前急需提高電氣元器件的可靠性。

驅動系統的故障占故障總數的13%以上，主要原因是驅動系統及冷卻系統出現故障后，一定程度上導致了驅動電機過熱故障的出現，使驅動系統的故障增加，冷卻系統故障中多數為電子扇可靠性不足、循環水泵等原因導致。

此外，在日常維護和使用中，電動氣泵、助力泵系統的運行情況也是檢查的重點，當系統出現異響、工作運行時有時無等故障時，需要及時對電動氣泵、助力泵及電機進行檢查，避免輔助電源的損壞。

2.2 混合動力車型

通過對混合動力車型故障的統計（統計周期:2016年1月1日-2017年3月10日）和分析，主要的故障和原因如下：

（1）變速箱故障所占比例約為47.66%，主要為選/換擋電機故障、變速箱大蓋損壞及變速箱總成故障。

（2）離合器故障所占比例約為26.17%，主要為電子離合執行器ECA故障、離合器片損壞、離合器壓盤總成損壞及離合器總成故障。

（3）電池故障所占比例約為23.37%，主要為電池風扇故障、高壓電池故障，逆變器、高壓電池線束故障等。

隨著現階段北京公交混合動力車輛的持續運營使用，高壓電池壽命問題和電池容量衰減始終困擾著混合動力車輛的運營效率，增大了維修成本；同時，逆變器內部元器件老化出現電路板燒蝕問題，也是混合動力車型亟待解決的問題。

2.3 充電設施問題

在北京市政府、市科委、交通委、發改委、規劃國土委及區政府等各委辦局的大力支持下，北京公交集團公司與國網北京市電力公司（以下簡稱電力公司）共同建立了公交場站充電樁建設工作聯動機制，積極推進純電動公交車發展應用和公交場站充電樁建設。按照車樁配比需求，公交集團公司計劃于2015年至2017年期間，在129處公交場站建設充電樁814臺。

公交場站充電樁和外電源引入工程建設過程中，面臨著一些主要問題制約了充電樁及設施的建設進度，主要表現在臨時場站項目辦理手續繁多，待建場站受城市規劃調整需要另外選址，橋下空間建設充電樁推進困難，外電源引入施工會涉及市區道路占掘、綠化帶破復、穿超小區施工，相關單位協調進展緩慢等問題。

3 新能源車輛問題的應對措施及建議

3.1 純電動車型方面

（1）北京公交集團加強了與整車生產廠、驅動控制系統生產商的技術溝通和協調，加強驅動控制器穩定性和可靠性的研究，尤其是結合北京公交實際運行的路況、工況條件，進一步提升電驅動系統產品的質量和安全性能。

（2）要求在車輛設計和論證階段，在技術成熟且滿足條件的情況下，采取取消AMT變速箱的技術路線，采用電機直接驅動的形式。

（3）對鋰電池快換型車輛，在整車生產制造時對電池內外箱的設計要做加強和測試實驗，避免車輛運行后期出現電池箱損壞、支架開裂、電池箱極柱燒蝕等使用問題。

3.2 混合動力車型方面

（1）北京公交集團加強了對混合動力系統部分總成及零部件的維護，重點對混合動力系統進行性能恢復，關注電子離合執行器、離合器、變速箱等總成及零部件；采取主動維護，有效避免了系統故障的發生，但是隨之帶來了維修成本的增加。

（2）鑒于混合動力系統實際運行情況，在制度上要求電子離合執行器、離合器總成，在混合動力車輛運行到30萬公里時必須進行強制更換。

（3）根據實際測試，電池風扇的使用壽命約為1萬小時，結合混合動力車輛的使用情況，在制度上要求混合動力車輛運行到三年或18萬公里時對電池風扇進行強制更換。

4 新能源車輛的發展展望

城市公共交通作為窗口行業，綜合反映著一個城市的經濟面貌和文明程度。隨著國民經濟的快速發展、社會的進步和人民物質生活水平的日益提高，人們對城市公共交通提出了越來越高的要求，安全、節能、環保、舒適已成為城市公交客車技術發展的方向。國內各種政策、法規、標準相繼出臺，促進了客車技術的發展，發展城市公共交通，實行“公交優先”政策，推動了城市公交企業的改革發展，為公交企業加快車輛的更新換代創造了條件。

按照北京市2013-2017年清潔空氣行動計劃、北京公交集團“十三五”車輛技術發展規劃要求，“十三五”期間北京公交還將淘汰更新12000余輛老舊公交車，預計到2020年末，新能源電動車和清潔能源天然氣車將超過19000輛（占公共電汽車總量的88%以上）；五環路內（城區）電驅動公交車達10000輛，達城區車的67%；五環路內天然氣車5000余輛，達城區車的23%。

預計北京公交運營車平均NOx為0.72克/千瓦時，PM接近零排放、為0.00112克/千瓦時，平均排放水平優于國V水平，接近歐Ⅵ水平（NOx標準：國V為2.0克/千瓦時、歐Ⅵ為0.40克/千瓦時；PM標準：歐Ⅵ為0.01克/千瓦時）。

（本文原載2017年《公交前沿技術展望與新能源公交車使用問題應對》交流研討會論文集，刊發作了相應刪改）