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）

隨著傳統機動車輛的廣泛普及，人們逐漸從生活中發現汽車的一些缺陷，如：汽車的尾氣排放、發動機的維修、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展。尤其如今提倡低碳環保，大量的尾氣排放加速了溫室效應和大氣污染，對能源的過度依賴和消耗，是不可取的。然而，對于零排放、環保節能的純電動公交車來說，它能夠解決傳統汽車對環境污染、化石能源的短缺等難題，因而能夠得到快速的發展。

純電動公交車相對傳統的機動車而言，具有內部空間大、噪聲小和運行平穩等特點，通過攜帶較多的蓄電池，就可以得到較高的續航能力，其傳動形式多樣，占地空間較小。尤其純電動公交車的運行線路較為固定，其充電、維修和保養相較于傳統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用顯得尤為便利。

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

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次數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，城市公交道路實載實際工況里程約為：開空調時約120～160公里，非空調時約140～180公里。但是由于純電動公交車行駛時，不會勻速行駛，經常處于啟動、加速、制動、停車的循環當中，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動車而言就不會存在，因此如何提高電池的續航里程成為今后純電動公交車的研究重點。

1.2 整車的成本

目前市場上的純電動汽車，都是以原有的傳統燃油汽車的整車底盤為基礎進行改裝而成。主要是將原有的發動機、油箱等原有動力系統部件換成驅動電機、動力電池等相關配套部件設備。由于電池、電機及其控制器技術比較復雜、成本很高，所以整車的造價費用很高。

1.3 蓄電池的性能

純電動公交車的動力電池一般3年后會出現不同程度的衰減，壽命一般為5年。與傳統燃油汽車相比，其使用壽命明顯不足，如果采用優質的電池，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。快充型動力電池的充電時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和性能指標

純電動公交車動力總成與傳統燃油公交車有所區別，動力源由電動機代替了發動機，蓄電池替換了內燃機的燃油，因此純電動公交車匹配的參數主要有：驅動電機的性能參數、傳動系的電池參數。表1為揚州亞星客車股份有限公司生產的亞星6101純電動公交車的結構參數及性能指標。

表1 純電動公共汽車整車參數

表2 四種類型的電池參數

2.1 動力電池參數

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量和體積呈正相關，而純電動公交車的續航里程及續航能力的長短主要由動力電池的能量密度、EKg（單位載質量能量消耗量）、整車帶電量、載客量、道路情況、紅綠燈及站點布置、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、載重大小和運行路線。因此我們需要結合純電動公交車的實際情況，如行駛的里程、所載的人數、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（多元復合鋰、鈦酸鋰）。四種類型的電池參數如表2所示。

從表2中的數據可以得出，每種類型的電池各具特點，在純電動公交車中大多采用多元復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航能力得到較高的提升，同時進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。亞星6101車型采用的是泰州春蘭公司生產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，但是從長期的發展看，讓公交車能夠高效率、穩定的行駛，可減少后期的維護成本，有效的節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控制器進行連接，因此我們要對電池的電壓和容量進行選擇。針對該電動公交車采用的鋰電池的特點，磷酸鐵鋰電池的單極電壓3．2V，多元復合鋰電池的單極電壓2．6V，我們根據電動機控制器所需電壓的大小，選擇磷酸鐵鋰電池單體的數量，使得最終磷酸鐵鋰電池組輸出的電壓與電動機工作的額定電壓相符。

該純電動公交車如果滿載人數，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行時，除了電動機使用的電能外，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（BMS）對電池起保護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，電機的輸出功率也越大，整個公交車的動力性能就越穩定。純電動公交車在實際運營行駛過程中的速度會長時間處于低速區間，再加上行駛路線和站點的固定性，使得公交車經常處于啟動、加速、制動、停車的循環當中，驅動電機的工作效率比較低、耗能大，因此適當增加電池容量有利于緩解這些問題。

表3 驅動電機的性能參數

2.2 驅動電機的選型

驅動電機作為該公交車的直接動力，直接關系到整車的動力的輸出和行駛安全。因此對驅動電機的選擇至關重要。目前，作為純電動公交車常采用的驅動電機一般有以下幾種，其各種電機的特點如表3所示。

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

3 結語

通過對純電動公交車的分析和研究，對公交車的關鍵組成進行探討，有效的提高了公交車的使用壽命和改進優化的方向。

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

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