廣州市純電動公交車充電功率分配研究

摘 要：廣州市城市公交車輛，在2004年開始全面推行LPG清潔能源，到目前LPG單燃料車輛已經逐漸退出市場，目前使用的車型，大部分是LPG和LNG氣電插電式混合動力車型。國家近幾年在大力提倡和補貼使用電能這一清潔能源車輛，廣州市公交車輛的發展方向也是純電動公交車，本文重點研究、解決純電動車輛充電時，動態功率合理分配的問題。

關鍵詞：純電車；功率；優先；分配

隨著經濟、科技的飛速發展以及人們生活水平的提高，人們對公交車的要求越來越高。隨著人口的膨脹，公交車的作用日益突出。公交車為人們的出行提供了方便、快捷，現階段的公交車是貫穿于人們日常生活中必不可少的重要橋梁。但現在，公交車在消耗能源的同時，又排放出對人們有害的氣體。這不僅對資源和環境造成了無與倫比的影響，更對人類本身造成了很大的影響。所以，在公交車未來發展路線上，環保的純電動公交會逐漸取代現在高能耗高污染的公交車，并會成為未來發展的主流。

1 廣州市純電動公交車現狀

廣州市目前共有約12000臺公交車，純電動公交車所占的比例非常少，最前投產是電車公司使用的比亞迪純電動車，于2015年投產在582路線。隨著國家加強對新能源車輛政策支持，廣州市及下屬各區都在2016年制定了純電動車和混合動力電動車相應的補貼，從而促使各公交企業都從2016年開始，車輛報廢更新的時候，優先考慮置換為純電動公交車。在今后一段時間內，廣州市公交車輛將大批量陸陸續續更新為純電動公交車。

2 純電動公交車優點

純電動車最大的優點是環保，除此之外，還有低噪聲、經濟、易保養等優點。

（1）環保：電動汽車采用動力電池組和電機來提供動力，他們運行的時候，不會像其他燃氣、燃油發動機一樣產生廢氣，從而不會造成排尾氣污染，對環境的保護和空氣的潔凈作用非常明顯，可以說幾乎是“零污染”。

（2）低噪聲：純點動車輛不會像傳動汽車那樣發出噪音，它所產生的噪音幾乎可以忽略不計。

（3）經濟：電動汽車使用成本低廉，只有汽油車的五分之一左右。而且能量轉換效率高，同時可回收制動、下坡時的能量，提高能量的利用效率。在夜間利用電網的廉價“谷電”進行充電，起到平抑電網的峰谷差作用。

（4）易保養：電動汽車采用電動機及電池驅動，無需傳統發動機哪些繁瑣的養護項目，比如：更換機油、濾芯、皮帶等。電動汽車只需定期檢查電機電池等組件即可。

3 純電動公交車大批量投產后充電的難題

目前困擾廣州市公交車輛純電動化的一個難題就是充電樁的建設相對落后，各個公交企業由于場地、資金和報批手續等因素的制約，充電樁的建設進度較慢。而在純電動車輛大批量投入使用，占比不斷增加后，車輛由于班次問題，存在早停、晚停、單班等情況，從而使得每臺車需要的充電時間和功率不盡相同，從而優化充電樁的充電效率顯得尤為重要。

4 如何高效地分配純電動車充電功率

傳統的燃油、燃氣車輛，都是采用到加油、加氣站排隊加氣，在停回停場點。而純電動車輛的充電樁，都是建設在停場點的，即在停場點充電。由于每臺車輛營運狀況不同，電池剩余電量不同，造成每臺車所需充電要求也不相同，這就需要建立一種充電功率動態分配方法，結合公交排班調度系統，提供多種充電策略，提高電力負荷和充電設施利用效率。

4.1 現有充電技術的特點

目前的充電技術支持對車輛進行輪充和平均分配功率兩種充電模式，無法根據車輛的工作需求自動分配功率，對電池保護意識較差。車輛充電完成后充電功率無法分配給其他車輛使用，設備利用率低?，F有充電技術只能實現車輛即插即充，無法預約充電時間，如利用低谷電量對車輛進行充電時，需人工值守干預。

4.2 對現有充電技術的改進

改進目的是提供一種公交新能源純電車充電功率動態分配方法。使得在滿足車輛第二天運營的前提下，對車輛用較小充電功率進行充電，達到對電池保護的目的。

4.3 具體改進方法

改進后的公交新能源純電車充電功率動態分配，包括車載蓄電池檢測裝置和充電功率動態分配系統，通過安裝的車載蓄電池檢測裝置來檢測蓄電池實時電量Q，同時見車蓄電池工作時的性能參數組C；并通過網絡將蓄電池實時電量Q和性能參數組C實時傳輸給充電功率動態分配系統；利用充電功率動態分配系統檢測并記錄各充電樁的輸出功率，對各充電樁的不同輸出功率由大到小排序，并根據發車次序表對發車緩急的公交車進行充電先后排序X1；根據各公交車蓄電池實時電量Q計算所需充電量和時間進行充電排序X2；根據蓄電池工作時的性能參數組C計算合理充電量和充電時間進行排序X3；對所述排序X1、排序X2和排序X3結合不同充電樁功率排序再進行綜合排序X，計算出在保護蓄電池性能的條件下的最快充電發車次序，并將不同功率的充電樁切換分配給相應次序的公交車進行充電。

所述綜合排序X的方法，包括以下步驟：

①取出該組充電車輛的發車時刻表A1[]，設A1[]的總供電電流總量為N；②采用二元選擇排序方法，按發車時間表的早晚排序，早發的在前重新組合發車時刻表數組集合A2[]；③取發車時刻表數組第i位數據車輛A2[i]，即A2[i]車輛首發時間；④選中車輛A[i]分配充電電流P=供電電流總量/充電時間，并向上取整，當前剩余電量為N=N-P；⑤如果電流分配完畢即N=0，則等待前面車輛充電完成，釋放電流 至N；⑥轉④依次分配剩余車輛的充電電流；⑦前面車輛充電完成后，轉④，依次分配剩余車輛的充電電流；⑧充電完成。

4.4 改進方法的效果

①結合公交排班調度系統，提供多種充電策略，提高電力負荷和充電設施利用效率；晚間充電時，可結合公交車輛部位數進行主次充電工作，且系統可根據實際情況設定充電功率和充電時間，對早間首發車輛進行優先快速充電，滿足主要車輛的工作需求，提高充電工作效率。

②根據公交調度計劃及新能源車輛監管平臺電池SOC，充分利用波谷充電，節約公交運營成本，利用那個低谷電、低價電，充電成本低，充電質量高。

③可通過群充統管，動態功率分配，結合公交營運調度，實現新能源公交車智能化無人值守充電。

4.5 改進方法簡單圖示

5 結語

城市公交推廣使用純電動車輛是大勢所趨，而公交車輛的運營具有白天運營多，晚上運營少，凌晨運營更稀少的特點，同時，由于駕駛員配員以及請假的因素，車輛有可能早停、中停、晚停等。并且，早上首班車之后，呈現出依次出場的特點，很多地區的工業電價依據時間不同，費率也有不同，但大體是深夜的費率遠低于白天正常工作的費率。利用這些特點，通過這種公交新能源純電車充電功率動態分配方法，使得新能源電動車可以充分應用夜里或低峰的谷電電價，并且以較小的充電倍率完成對電池的充電。達到蓄電池以更高效、壽命更長的充電方式進行充電。

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[4]韓笑.純電動公交車充電站運營規劃及仿真[D].北京交通大學，2010.

作者簡介：嚴維（1980-），男，漢族，湖南人，碩士，工程師，畢業于廣東工業大學，就職于廣州市一汽巴士有限公司，研究方向為交通工程技術。