純電動公交車的六環節能操作法研究

摘要：隨著全球對可持續發展和環境保護意識的增強，純電動公交車作為綠色低碳公共交通模式正在全面推廣，然而，純電動公交車的推廣也面臨著挑戰，如充電基礎設施的建設成本高昂、續航里程低、電池回收處理問題等。六環節能操作法旨在通過科學管理和操作流程，能夠優化純電動公交車的運營效率，降低運營成本，同時確保動力電池的安全使用，因此對純電動公交車的六環節能操作法進行研究，以供參考與借鑒。

關鍵詞：純電動公交車；充電；駕駛；維保

中圖分類號：U461 收稿日期：2024-09-29

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.12.035

1 前言

隨著全球能源危機的加劇和環境污染問題的日益嚴峻，純電動公交車作為公共交通領域的一次重大技術革新，正逐漸成為城市交通發展的新趨勢。根據國際能源署（IEA）的報告，全球交通運輸部門的能源消耗占全球總能源消耗的近1/3，而其中道路交通又占據了絕大部分。因此，推動純電動公交車的發展，不僅有助于減少化石燃料的依賴，降低溫室氣體排放，還能改善城市空氣質量，提升市民的生活質量。

2 純電動公交車的技術優勢與挑戰

隨著全球能源危機和環境污染問題的日益嚴峻，純電動公交車作為一種清潔、高效的公共交通工具，其技術優勢在多個方面都得到了體現。首先，純電動公交車相較于傳統燃油公交車，能夠顯著降低尾氣排放，減少城市空氣污染。其次，純電動公交車在運行成本上具有明顯優勢，電動機的能效遠高于內燃機，使得每公里的能耗成本大幅降低。以廣州巴士集團為例，同一車長段的純電動公交車的能耗成本僅為傳統柴油公交車的30%。

然而，純電動公交車在技術上也面臨挑戰，如電池續航里程有限、充電基礎設施不足以及初期投資成本較高等問題。為應對這些挑戰，公交企業需要充分發揮純電動公交車節能潛力，從多個環節進行系統性的綜合管理，通過優化充電、駕駛、維護、故障診斷、能量回收和組織運行等6個環節，提升純電動公交車的整體性能和運營效率。

3 六環節能操作法綜述

3.1 六環節能操作法定義

六環節能操作法是一種針對純電動公交車運營和維護的系統化管理方法，它將整個電能使用過程細分為6個關鍵環節，每個環節都旨在優化電能的使用效率和保障車輛的安全運行。以充電環節為例，通過精確計算和分析，可以確定最佳充電時間、充電量以及充電頻率，從而延長電池壽命并減少能源浪費。例如，根據某研究數據，合理安排夜間低谷時段充電，對比高平峰充電可降低成本40%以上。在駕駛環節，通過實施電能管理，司機可以實時監控車輛的能耗情況，采取節能駕駛策略，如平穩加速和減速，以提高電能使用效率[1]。

3.2 “六環節能操作法”機理

在充電環節，通過采用智能充電技術，可以實現對電池狀態的實時監控和充電過程的精確控制，從而延長電池壽命并減少充電時間。在駕駛環節，通過電能管理系統的應用，司機可以實時監控車輛的能耗情況，采取節能駕駛策略，如合理利用再生制動系統，以提高電能使用效率。在維護環節，標準化的三電系統檢查流程確保了車輛的穩定運行和三電系統的長期可靠性。提前預判診斷三電系統潛在故障，減少車輛突發故障情況，利用大數據分析、AI等智能應用于故障診斷環節。

能量回收環節的優化策略，如優化車輛制動能量回收系統等，不僅可以明顯提高能量回收效率，而且可以降低能耗。組織運營環節，通過智能調度系統，配合機務聯動，對每臺車輛的實際運行期間電能情況進行實時了解與掌握。六環節能操作法的實施，不僅提升了純電動公交車的運營效率，也對環境保護和可持續發展產生了積極影響。

4 純電動公交車六環節能操作法內容分析

4.1 純電動公交車充電環節

工作人員在日常工作中需要對充電環節的實際操作流程進行精準控制，從而真正實現電能利用最大化和運維成本最小化，是六環節能操作法中的重要環節之一。例如，工作人員可以在工作環節中對智能充電系統進行有效利用（圖1）。借助該系統工作人員可以對車輛的充電時間進行優化，降低車輛在充電站的等待時間，以此來切實提升車輛運行效率。同時也可以借助高效率充電設備，例如快速充電器等，從而在短時間內為車輛提供充足的電能，保證車輛可以在規定時間內返回運營線路。并且工作人員還可以借助精細化管理流程，對“一線一充電規劃”進行優化分析。除此之外，管理人員可以科學合理地規劃充電站，盤活充電網絡，全方位多角度的對充電資源進行挖掘，多多利用外部免費場站以及綜合場站[2]。

4.2 純電動公交車駕駛環節

在純電動公交車的運營過程中，駕駛環節不僅是保證車輛安全運行的重要基礎，而且是六環節能操作法中的關鍵一環，更是延長車輛電池使用壽命的關鍵內容。管理人員通過利用車輛CAN數據進行精細化的電能管理工作，可以對車輛的動力系統進行動態化監控以及優化處理，以此來滿足節能減排的基本要求。

例如，可以通過對每一條運營線路上的路況以及交通信號進行分析，并通過大數據分析模擬計算該條線路駕駛員應該實施的最為經濟的駕駛模式，如什么路段應該采取多少的時速，什么地點應該適當的減速或是加速等，并在動能回收系統的幫助下，將車輛制動能力轉化成為電能，存儲至電池之中，從而完成駕駛環節的節能工作。

同時，管理人員還可以制定并推行《駕駛員節能操作指南》，其中需要涵蓋車輛啟動至收車各個環節的節能操作方法，不斷培養鞏固駕駛員的節能意識、工作責任心。在確保車內溫度舒適的同時節約能源，駕駛員應科學運用空調系統，夏季高溫或雨天行駛時建議每次通風不少于10 min，停車期間可利用空調外循環方式進行換氣，而在室外氣候宜人時應關閉空調，通過開窗自然換氣。

此外駕駛習慣也很重要，應避免急加速與急剎車，采用平穩控制車速的方法，如輕踏電門、加速少用力一些、維持合適車速、提前松腳剎車、多利用滑行減少能耗，這樣既保證了駕駛安全，又實現了能量的合理分配和消耗。

4.3 純電動公交車維保環節

維保環節是保證純電動公交車安全高效運行的重要內容，通過維保環節，維修人員可以對車輛驅動、空調等主要用能系統進行定期的檢查，從而及時發現車輛的潛在故障以及性能下降等問題，以此來規避因車輛主要用能系統故障所導致的車輛停運問題。

為確保純電動公交車的高效運行，維護過程集中于3個關鍵領域，分別為電池組狀態、電機控制系統和高壓電纜絕緣性能，通過先進診斷工具與大數據分析，可以精準預測電池壽命，優化用能系統的維護周期。此外建立全面的車輛維護保養（維保）管理體系對提升運營可靠性至關重要。

隨著電動公交車普及，必須投資于規范化維保車間，升級設施以適應新能源車輛的特殊需求，從而保障安全高效的車輛服務。引入新能源車輛專用維修設備，最大限度地提高車輛維保效能。并且，還可以針對車輛制定保養計劃，提高維保工作技術標準，全面保證車輛維保工作的順利進行。

除此之外，維修人員還需要做好車輛動力電池系統維護與檢測工作。車輛每行駛3萬km或是駕駛6個月必須進行一次全面維護。同時，也可利用車場停車時間，對車輛動力電池進行高、低端均衡的定期維保工作。

高端均衡養護具體如下：當車輛在末端充電SOC時，電池電量自動均衡到100%后才能完成。一次高端均衡保養的時間是20～30 min，如果車輛長期不做保養，其高端均衡時間會更長一些。低端均衡保養如下：當控制電池電量在25%～40%時，會出現靜止停車現象，需要將全車電源關閉，重新充電。車鑰匙開到ON擋，但高壓開關不啟動，收音機、車載空調和其他用電裝置全部熄火。車輛保持該狀態11～14 h后，停車關電，并對將其再次充滿電即可[3]。

4.4 純電動公交車故障診斷環節

故障診斷環節的三電系統檢測通常包括電池管理系統（BMS）、控制器等關鍵部件的監控，以及充電系統。深入分析電氣系統的運行狀態，結合機器學習算法，利用數據采集和分析技術預測潛在的故障點。例如，通過分析歷史故障數據，可以構建故障預測模型，當系統檢測到與歷史故障模式相似的異常數據時，能夠提前發出預警，從而采取預防性維護措施。

此外，故障診斷環節的三電系統檢測還應結合實際運營情況，如車輛的行駛里程、載客量、環境溫度等因素，進行綜合評估。例如，有研究表明，溫度過高或過低會加速電池老化，從而影響電池的使用性能，而環境溫度對電池使用性能的影響是顯而易見的。

因此，保證純電動客車的三電系統始終處于最佳工作狀態，通過對電池溫度的實jBLXDez4myoGjqZeK5Inug==時監測，并結合車輛的運行數據，及時進行保養或更換，可以對電池的健康狀況進行更準確的評估。

4.5 純電動公交車能量回收環節

純電動公交車通過采納先進再生制動技術，在減速或制動時可將機械動能有效轉化為電能，并回充至電池，極大提升能量循環的效率。如某研究所經過優化的能量回收系統能讓公交車在城市運行周期中實現約15%的能耗下降，不僅減少對外部電源的依賴，還延長電池的使用壽命。

為確保在各種駕駛條件下都能達到最佳的能量回收效率，可以借鑒豐田普銳斯混合動力車的經驗，精準調節電動機和電池管理系統，進一步結合大數據和機器學習算法來細化能量回收策略，實現針對不同駕駛模式和路線特征的個性化、動態調節，促進節能效果的最大化，不僅響應了綠色出行理念，也為城市公共交通系統帶來經濟和環境雙重利益[4]。

4.6 純電動公交車組織運營環節

管理人員需要盡可能地降低純電動公交車的技術局限性，對車輛場站、運調管理以及車輛維護等方面進行綜合考量，并對工作日和節假日的車輛充電時段以及位置時間等要素進行全面分析，最大限度地降低車輛技術局限，保證車輛運行可以滿足客流高峰期的基本需求，組織運營調度如圖2所示。

5 六環節能操作法效益分析

純電動公交車的推廣使用，對環境效益的正面影響是顯著的。以六環節能操作法為指導，純電動公交車在運行過程中實現了零尾氣排放，有效減少了城市空氣污染。通過優化充電環節和能量回收環節，純電動公交車的能源利用效率得到提升，進一步降低了對化石能源的依賴。

例如，通過采用智能充電系統，可以實現夜間低谷時段充電，不僅節約了能源成本，也緩解了電網負荷。在環境效益分析中，還應考慮六環節能操作法對城市噪音污染的緩解作用。純電動公交車運行時的噪音水平遠低于傳統燃油車，有助于改善城市居民的生活質量。

除此之外，六環節能操作法在能量回收環節的優化策略，不僅提升了電能的循環利用率，還為運營企業帶來了額外的經濟效益。純電動公交車在剎車時可以將一部分動力通過能量回收系統轉化為電力，重新回到電池里。據研究，這一過程可以提高約10%的電能使用效率。六環節能操作法正是通過提高能量回收效率，實現了邊際成本的降低，從而提升了整體的經濟效益。

6 結語

純電動公交車的市場前景與政策環境緊密相連，六環節能操作法的應用將有助于推動純電動公交車行業的健康發展，實現綠色交通的長遠目標。因此，在日常工作中，各級管理人員需要切實落實好六環節能操作法，并對其進行不斷優化，以此來全面提高純電動公交車運行效能，滿足當前節能減排的基本需求。

參考文獻：

[1]李躍華.純電動公交車高壓系統的安全分析及預防措施[J].城市公共交通，2024（8）：37-40.

[2]胡磊，余昆.襄陽公交動力電池主動均衡修復容量創新突破[J].人民公交，2024（11）：28-30.

[3].助力城市綠色低碳改善公交出行環境 南京公交750輛純電公交車陸續上線[J].城市公共交通，2024（2）：77-79.

[4]武興榮.考慮制動能量回收影響的純電動公交車主減齒輪疲勞壽命分析[D].西安：西安理工大學，2024.

作者簡介：

徐桂江，男，1975年生，工程師，研究方向為道路運輸新能源車輛應用、維護技術規范、節能環保管理。