广州市纯电动公交车充电功率分配研究

摘 要：广州市城市公交车辆，在2004年开始全面推行LPG清洁能源，到目前LPG单燃料车辆已经逐渐退出市场，目前使用的车型，大部分是LPG和LNG气电插电式混合动力车型。国家近几年在大力提倡和补贴使用电能这一清洁能源车辆，广州市公交车辆的发展方向也是纯电动公交车，本文重点研究、解决纯电动车辆充电时，动态功率合理分配的问题。

关键词：纯电车；功率；优先；分配

随着经济、科技的飞速发展以及人们生活水平的提高，人们对公交车的要求越来越高。随着人口的膨胀，公交车的作用日益突出。公交车为人们的出行提供了方便、快捷，现阶段的公交车是贯穿于人们日常生活中必不可少的重要桥梁。但现在，公交车在消耗能源的同时，又排放出对人们有害的气体。这不仅对资源和环境造成了无与伦比的影响，更对人类本身造成了很大的影响。所以，在公交车未来发展路线上，环保的纯电动公交会逐渐取代现在高能耗高污染的公交车，并会成为未来发展的主流。

1 广州市纯电动公交车现状

广州市目前共有约12000台公交车，纯电动公交车所占的比例非常少，最前投产是电车公司使用的比亚迪纯电动车，于2015年投产在582路线。随着国家加强对新能源车辆政策支持，广州市及下属各区都在2016年制定了纯电动车和混合动力电动车相应的补贴，从而促使各公交企业都从2016年开始，车辆报废更新的时候，优先考虑置换为纯电动公交车。在今后一段时间内，广州市公交车辆将大批量陆陆续续更新为纯电动公交车。

2 纯电动公交车优点

纯电动车最大的优点是环保，除此之外，还有低噪声、经济、易保养等优点。

（1）环保：电动汽车采用动力电池组和电机来提供动力，他们运行的时候，不会像其他燃气、燃油发动机一样产生废气，从而不会造成排尾气污染，对环境的保护和空气的洁净作用非常明显，可以说几乎是“零污染”。

（2）低噪声：纯点动车辆不会像传动汽车那样发出噪音，它所产生的噪音几乎可以忽略不计。

（3）经济：电动汽车使用成本低廉，只有汽油车的五分之一左右。而且能量转换效率高，同时可回收制动、下坡时的能量，提高能量的利用效率。在夜间利用电网的廉价“谷电”进行充电，起到平抑电网的峰谷差作用。

（4）易保养：电动汽车采用电动机及电池驱动，无需传统发动机哪些繁琐的养护项目，比如：更换机油、滤芯、皮带等。电动汽车只需定期检查电机电池等组件即可。

3 纯电动公交车大批量投产后充电的难题

目前困扰广州市公交车辆纯电动化的一个难题就是充电桩的建设相对落后，各个公交企业由于场地、资金和报批手续等因素的制约，充电桩的建设进度较慢。而在纯电动车辆大批量投入使用，占比不断增加后，车辆由于班次问题，存在早停、晚停、单班等情况，从而使得每台车需要的充电时间和功率不尽相同，从而优化充电桩的充电效率显得尤为重要。

4 如何高效地分配纯电动车充电功率

传统的燃油、燃气车辆，都是采用到加油、加气站排队加气，在停回停场点。而纯电动车辆的充电桩，都是建设在停场点的，即在停场点充电。由于每台车辆营运状况不同，电池剩余电量不同，造成每台车所需充电要求也不相同，这就需要建立一种充电功率动态分配方法，结合公交排班调度系统，提供多种充电策略，提高电力负荷和充电设施利用效率。

4.1 现有充电技术的特点

目前的充电技术支持对车辆进行轮充和平均分配功率两种充电模式，无法根据车辆的工作需求自动分配功率，对电池保护意识较差。车辆充电完成后充电功率无法分配给其他车辆使用，设备利用率低。现有充电技术只能实现车辆即插即充，无法预约充电时间，如利用低谷电量对车辆进行充电时，需人工值守干预。

4.2 对现有充电技术的改进

改进目的是提供一种公交新能源纯电车充电功率动态分配方法。使得在满足车辆第二天运营的前提下，对车辆用较小充电功率进行充电，达到对电池保护的目的。

4.3 具体改进方法

改进后的公交新能源纯电车充电功率动态分配，包括车载蓄电池检测装置和充电功率动态分配系统，通过安装的车载蓄电池检测装置来检测蓄电池实时电量Q，同时见车蓄电池工作时的性能参数组C；并通过网络将蓄电池实时电量Q和性能参数组C实时传输给充电功率动态分配系统；利用充电功率动态分配系统检测并记录各充电桩的输出功率，对各充电桩的不同输出功率由大到小排序，并根据发车次序表对发车缓急的公交车进行充电先后排序X1；根据各公交车蓄电池实时电量Q计算所需充电量和时间进行充电排序X2；根据蓄电池工作时的性能参数组C计算合理充电量和充电时间进行排序X3；对所述排序X1、排序X2和排序X3结合不同充电桩功率排序再进行综合排序X，计算出在保护蓄电池性能的条件下的最快充电发车次序，并将不同功率的充电桩切换分配给相应次序的公交车进行充电。

所述综合排序X的方法，包括以下步骤：

①取出该组充电车辆的发车时刻表A1[]，设A1[]的总供电电流总量为N；②采用二元选择排序方法，按发车时间表的早晚排序，早发的在前重新组合发车时刻表数组集合A2[]；③取发车时刻表数组第i位数据车辆A2[i]，即A2[i]车辆首发时间；④选中车辆A[i]分配充电电流P=供电电流总量/充电时间，并向上取整，当前剩余电量为N=N-P；⑤如果电流分配完毕即N=0，则等待前面车辆充电完成，释放电流 至N；⑥转④依次分配剩余车辆的充电电流；⑦前面车辆充电完成后，转④，依次分配剩余车辆的充电电流；⑧充电完成。

4.4 改进方法的效果

①结合公交排班调度系统，提供多种充电策略，提高电力负荷和充电设施利用效率；晚间充电时，可结合公交车辆部位数进行主次充电工作，且系统可根据实际情况设定充电功率和充电时间，对早间首发车辆进行优先快速充电，满足主要车辆的工作需求，提高充电工作效率。

②根据公交调度计划及新能源车辆监管平台电池SOC，充分利用波谷充电，节约公交运营成本，利用那个低谷电、低价电，充电成本低，充电质量高。

③可通过群充统管，動态功率分配，结合公交营运调度，实现新能源公交车智能化无人值守充电。

4.5 改进方法简单图示

5 结语

城市公交推广使用纯电动车辆是大势所趋，而公交车辆的运营具有白天运营多，晚上运营少，凌晨运营更稀少的特点，同时，由于驾驶员配员以及请假的因素，车辆有可能早停、中停、晚停等。并且，早上首班车之后，呈现出依次出场的特点，很多地区的工业电价依据时间不同，费率也有不同，但大体是深夜的费率远低于白天正常工作的费率。利用这些特点，通过这种公交新能源纯电车充电功率动态分配方法，使得新能源电动车可以充分应用夜里或低峰的谷电电价，并且以较小的充电倍率完成对电池的充电。达到蓄电池以更高效、寿命更长的充电方式进行充电。

参考文献：

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[3]韩笑，姜久春，张维戈.纯电动公交车充电站运营规划及仿真[J].微处理机，2011，（02）：88-91.

[4]韩笑.纯电动公交车充电站运营规划及仿真[D].北京交通大学，2010.

作者简介：严维（1980-），男，汉族，湖南人，硕士，工程师，毕业于广东工业大学，就职于广州市一汽巴士有限公司，研究方向为交通工程技术。