純電動公交車設計中應重視的拖車問題

廣東粵海汽車有限公司 吳萬春

純電動公交車具有噪音小、零排放、行駛穩定性高、具備良好動力性能、運營成本低等優點，受到城市公交公司的青睞。近年來，政府對純電動公交車補貼政策的傾斜，加上國內知名的純電動公交車廠家推出電池優惠銷售策略，解決了制約電動車發展的瓶頸問題，純電動公交車得以快速增長。在2017年，福州、廈門、海口、佛山多個城市紛紛制定采用純電動車的《加快新能源公交車置換實施方案》。以廈門市島內為例，現有傳統燃油公交車共2622輛，其中純電動公交車442輛，混合動力公交車1323輛，2018年政府計劃將全市傳統能源城市公交車全部更新為純電動公交車（見圖1）。

由于各大城市的公交公司大量使用廣東粵海的清障救援車，因此在純電動公交車發生故障拖車之時廣東粵海發現了很多問題，這些問題需要在純電動公交車設計階段入手才能夠得到根本的解決。

純電動公交車存在的拖車問題

由于純電動公交車在國內大面積使用只有6～7年的時間，近年來又進入到高速增長期，廠家在技術上仍存在一些需要完善的問題，最典型的問題是純電動公交車的故障較多，從而導致車輛的維修量較多。和普通柴油車相比，因為其結構和工作原理與普通柴油車不同，純電動公交車一旦壞在路上更費時費力，有時甚至影響公交車的運營或者造成嚴重的堵車現象，而不像普通柴油車那樣用清障救援車簡單地拖走即可。隨著純電動公交車數量的不斷增加，如果這些存在的拖車問題不及時得到解決，必將成為制約純電動公交車發展的大問題。

圖1 純電動公交車工作原理圖

根據純電動公交車工作原理（如圖1），動力電池與驅動橋之間是直接傳動的，在減速/制動運動模式時還需由驅動橋帶動電機（再生發電）為動力電池充電（能量回收）。所以純電動公交車都不設離合器，且沒有變速器和空檔，在拖車時則需要切斷驅動橋動力（空檔狀態）。

純電動公交車的驅動模式（如圖2），其工作原理為：動力電池通過變頻器給驅動電機提供能量，驅動電機直接驅動后橋。

純電動公交車的減速/制動模式（如圖3）是驅動橋帶動電機（再生發電）為動力電池充電（能量回收）。

因此，由于純電動公交車的這種工作原理和設計給拖車帶來了兩大問題。

問題一：

當清障車拖車時，被拖的故障車后輪（驅動輪）著地，而純電動公交車的后輪被拖著滾動時，其傳動軸將帶動驅動電機進行反轉，當車速過快時，有可能產生瞬時高壓電損傷電機控制器，甚至還會燒壞電池。

問題二：

按照純電動公交車廠家的《使用說明書》要求進行操作則很復雜。純電動公交車的《使用說明書》一般有如下要求：1、在情況緊急或售后人員確定無法現場處理時，需要進行拖車；2、拖車時需將鑰匙置于OFF擋，拔出高壓維修開關。拖車過程中，因無轉向助力，清障車應保持低速行駛，車速不超過30碼；3、如果純電動公交車高壓無法斷開，需拆半軸，采用硬拖；3、拖車時，電機控制器直流兩端會有高壓存在，拖車完成后關閉24V電源，應釋放掉高壓。

圖2純電動公交車的驅動模式車作圖

圖3 純電動公交車的減速/制動模式工作圖

《使用說明》中第1條，有的純電動公交車廠家要求純電動公交車在運營中出故障時應先報告售后服務人員，由其給出處理方法，如果售后人員不能進行處理，也需經售后服務人員同意后方可用拖車拖回修理廠進行維修。這一規定由于程序復雜，將加劇交通擁堵。

《使用說明》中第2條，“拔出高壓維修開關”指的是撥出此蓋（如圖4、5），在操作時因此開關是帶有高壓電的，所以拔出時必須戴絕緣手套。但是此蓋是塑料制造，內有多插柱，易損壞，所以一般的公交公司司機不太敢操作。

按照第2條規定要求“拖車時車速不超過30碼”。因為如果車速太高，在反相充電時會發生瞬間高電壓，導致燒壞電池。但是下坡時由于速度不易控制，很容易超速燒壞電池。

《使用說明》中第3條“如果純電動公交車高壓無法斷開，需拆半軸”，指的是要拆掉純電動公交車后輪兩邊的半軸，需要公交公司派維修工到現場進行拆卸（見圖6）。這樣的要求既費時又費力，甚至阻礙交通。

解決方案

筆者認為，實際上這些問題比較好解決，只要純電動公交車在設計制造環節時考慮拖車的問題即可解決。

解決方案一：增加方便斷開高壓裝置的開關，最好是扳動手柄就能斷開高壓，如果結構和成本允許，可在機械連接上增設離合器。換句話說，在拖車前可用電開關或機械離合器斷開電氣連接或機械連接。這樣可從根本上消除在拖車過程中燒壞動力電池的事故。

解決方案二：為提高拖車效率且實現快速安全的目的，純電動公交車的車架前懸局部要進行加強。因為現在絕大多數純電動公交車在拖車時，只能采用硬桿硬拖（如圖7）。而拖車最快捷安全的方法是采用托臂+托叉，將被拖車的前輪托起離地再拖走，這種方法叫托牽拖車法（見圖8）。

但是，純電動公交車是整車框架式車架，無大梁和工字梁，因此用托臂、托叉無法找到足夠堅固的下叉位（如圖9）。所以純電動公交車在車架設計階段，有必要加強前懸位（如圖10）兩個位置的強度，使托叉能叉住這兩個位置之一，托起車前輪再綁上安全鏈帶就可以快捷安全地拖走純電動公交車（如圖10、11）。

結語

一直以來，城市公交公司都非常重視故障車及事故公交車的救援工作，通常情況下采用的是運用清障車來實施快速安全的救援工作，以保障公交公司的正常營運并減少對交通的影響。

為了保證公交公司運營的需求，各大城市的公交公司都備有自已的清障車，如北京公交公司在使用的清障車有120輛，廈門市公交公司有53輛。因為純電動公交車這幾年發展迅猛，將成為今后城市公交車的主流車型，因此純電動公交車在設計制造時應重視和解決拖車中存在的問題，讓純電動公交車能夠更好地為城市發揮最大的作用。