纯电动公交客车推广应用中的技术保障的研究

陈宝华

摘 要：随着传统能源的枯竭与环境污染的日益严重，世界各国纷纷加大了新能源汽车的推广力度。纯电动公交客车是新能源汽车中的一种，具有节能、环保、低噪音等优势，逐渐应用到城市公交系统中。但是由于纯电动车辆投入使用的时间较短，面临着新模式、新技术、无标准等现状，限制纯电动公交客车的应用。文章对纯电动公交客车推广应用技术保障展开了研究，并对纯电动公交客车应用过程中的故障类型与原因进行了分析，提出一些技术保障的措施，为行业的发展提供参考。

关键词：纯电动公交客车 故障 技术保障

随着环保意识的增强及新能源技术的发展，纯电动公交客车在城市公交系统中得到了广泛的应用。截至2023年底，我国电动公交客车保有量高达数十万辆，占全国公交车总量的50%以上[1]。但是纯电动公交客车在使用的过程中受到电池续航能力、充电桩等技术难题的限制，给纯电动公交客车的推广应用带来负面影响。文章对纯电动公交客车推广应用中的技术保障展开研究，探讨其在实际运营中所面临的问题，并提出了一些解决的方法，为纯电动公交客车推广应用，提供技术的支持。

1 纯电动公交客车推广应用的背景

1.1 环境污染严重

随着我国经济水平的提高，我国家庭中汽车保有量逐渐上升，不仅给道路交通带来了很大的压力，还给生态环境、传统能源开采带来了压力。众所周知，传统汽车主要以石油为能源驱动，在运行的过程中产生一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、含铅化合物、苯并芘及固体颗粒物等污染物，容易造成空气污染以及光化学烟雾，不仅影响人们的身体健康，还给生态环境带来巨大的压力[2]。为了降低传统能源对气候、环境的影响，发展新能源车辆成为当务之急。纯电动公交客车作为新能源车辆中的一种，受到了社会各界的广泛关注。

1.2 石油能源形势严峻

石油作为汽车的主要能源面临着枯竭的严峻形势。我国的石油资源主要分布在东海、珠江口、渤海湾、柴达木、塔里木、准格尔、鄂尔多斯、松辽等地区，可开采的资源量约为172亿吨，占全国石油资源的81.13%[3]。这个数值看似庞大，但是随着汽车保有量的持续增长以及其他领域石油需求量的增加，远远不能满足我国对石油资源的需求。为了不断满足国内石油资源的需求，我国每年需要从其他国家进口大量的石油。早在1993年，我国已经成为一个石油资源进口国家，并且每年石油进口量持续增加，2023年中国原油净进口量约5亿吨。并且随着国民经济的发展，我国对石油的需求量将持续增长，进一步加剧石油进口的缺口。可以说，我国石油能源形势是非常严峻的，新能源汽车的研发和使用迫在眉睫。

1.3 汽车保有量持续增加

汽车是人们出行的主要交通工具，也是商业活动的重要运输工具，近些年来汽车保有量逐年增长。根据相关统计显示，我国民用汽车保有量呈逐年上升的趋势，根据2005-2015年的相关数据，我国2005汽车保有量约3159.66万辆，而2015年汽车保有量则增加到了17228万辆，翻了5倍。而随着汽车保有量的增加，汽车尾气成为城市空气污染的主要来源。

1.4 汽车能源消耗严重

随着居民经济水平的提高以及企业生产规模的扩大，汽车保有量、使用量持续增加。而汽油或柴油是汽车的主要驱动能源，其能源消耗日益严重。据相关统计，2017年石油能源消耗中，工业汽油占5.0%，建筑业占3.4%，生活占21.7%，住宿餐饮、批发零售占2.2%，交通运输、仓储、邮政业占47.7%[3]，从这个数据中可以看出交通运输类汽车能源消耗是柴油与石油消耗的第一大戶。

1.5 新能源汽车的发展

为了降低汽车行业对石油的依赖以及环境保护、可持续发展战略的落实，促进汽车制造业的发展，我国将目光投向了新能源汽车的发展上。

“十五”时期，我国将“新能源汽车”列为“863”重点科研专项，提出了以燃油车为基础、以新能源为发展方向的战略。2009年度，财政部和科技部联合下发了《节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》，进行新能源汽车的试点，尝试在全国13个城市中投放新能源汽车。2010年，国家扩大了节能与新能源汽车的试点范围，地方政府也纷纷出台了新能源汽车的补贴政策。2015年3月24日，中共中央、国务院常务会议通过了《关于加快推进生态文明建设的意见》，并提出了“坚持当前长远相互兼顾、减缓适应全面推进，通过节约能源和提高能效，优化能源结构，增加森林、草原、湿地、海洋碳汇等手段，有效控制二氧化碳、甲烷、氢氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫等温室气体排放。[4]”的要求。习近平同志于2017年10月18日在十九大中提出：“要坚持人和自然和谐共生。”要求在全国范围内贯彻落实“绿水青山就是金山银山”的理念，坚定不移地践行“节约、环保”的根本方针。

2 纯电动公交客车推广应用概况

2.1 纯电动公交客车的推广情况

根据公安部的最新数据，截至2022年底，全国新能源汽车保有量达1310万辆，占汽车总量的4.10%，扣除报废注销量比2021年增加526万辆，增长67.13%。其中，纯电动汽车保有量1045万辆，占新能源汽车总量的79.78%。2022年全国新注册登记新能源汽车535万辆，占新注册登记汽车总量的23.05%，与上年相比增加240万辆，增长81.48%[5]。深圳市在新能源车辆推广中远远领先于其他城市，在2017年底已经全部专营公交车辆的纯电动化。

2.2 纯电动公交客车推广应用过程中遇到的难题

随着环保意识的增强与新能源汽车技术的不断提升，纯电动空调客车作为绿色出行的代表，在城市公共交通中发挥出越来越重要的作用。强有力的技术保障是维持纯电动公交客车正常运营的基础前提。纯电动公交客车和柴油公交客车相比，除了驱动机构和动力能源有本质的区别外，在电路和控制系统方面也有很大的不同。也就是说纯电动公交客车控制系统的电子化程度更高，集成控制电路更为复杂。也就意味着想要实现纯电动公交客车的广泛应用，必须解决电池技术、充电设施、车辆维护保养等技术难题。

2.2.1 电池技术

在纯电动公交客车推广应用的过程中，电池技术的限制是现阶段需要解决的技术难题之一。众所周知，纯电动公交客车是以电能为驱动的交通工具，往往采用蓄电池来为客车的运行提供电能。尽管电池技术不断进步，但是电池的续航能力依然比较有限，不能完全满足长时间运营的需求。并且蓄电池低温条件下，容易发生电能的损耗，降低了蓄电池的续航能力，客车在运行一定距离后需要充电才能正常运行。纯电动公交客车的频繁充电降低了客车的运行效率。同时以现有的电池技术，蓄电池在高温天气下有爆炸、起火的风险，安全性得不到有效的保障。此外，纯电动公交客车还存在充电时间长的问题。纯电动公交客车在电量耗尽后需要进行充电，为了尽可能延长电池的使用寿命，多采用低流速充电的模式，充电的时间是比较长的，整个充电过程可能需要数个小时，充电的过程中纯电动公交客车是无法正常运营，降低了客车的运营效率。

2.2.2 充电设施

随着纯电动公交客车在城市公共交通系统中的普及，对充电设施的需求量也日益增加。但是由于充电基础设施建设与规划的滞后，许多城市现有的充电桩不能满足纯电动公交客车的日常充电需求，导致纯电动公交客车无法及时充电，不仅降低了纯电动公交客车的运营效率，还影响了乘客的出行体验。充电设施的限制主要体现在两个方面，一是充电桩数量的不足。近些年来，虽然我国加快了充电桩的建设，在城市与周边设置了一定数量的充电桩。但是一个充电桩只能同时为两辆新能源车辆充电。由于纯电动公交客车投放数量的增大，而充电桩建设的滞后性，如果同时有多辆纯电动公交客车需要充电，现有的充电桩不能满足其充电需求。而是充电桩布局的不合理。城市在充電桩规划建设过程中可能存在某些不合理之处，导致部分地区的充电桩过于密集，而某些地区数量严重不足。充电桩布局的不合理，不仅不能满足新能源车辆的充电需求，还可能造成资源的浪费。

2.2.3 维护保养难题

纯电动公交客车由于控制系统高度集成、电路复杂性高、电池电机特殊等，增加了维护保养的难度。主要体现在以下几个方面：（1）动力系统价格昂贵，专业性强，厂家为了保持自身的竞争优势，往往不会对外公布相关参数，进而增加了维修的难度。（2）控制系统程序和电路资料保密，如果出现电路故障和控制系统故障，公交集团不能自行维修，只能由厂家调试。（3）电控部件规格不统一，很难在市场采购到可替代的部件。（4）缺乏检测设备，维修人员只能摸索和积累维护保养的经验。（5）纯电动公交客车的维修成本较高，尤其是车辆相关部件保质期到期后，维护保养的成本将成倍增加。（6）纯电动公交客车采用高压电器、电源，增加了车辆维修过程中的安全风险。（7）我国在纯电动车辆检测、维护等方面没有形成统一的标准，造成车辆维护保养的不规范，无法保障维修的质量。纯电动公交客车在使用过程中可能出现动力电池类故障、驱动电机类故障、电控类故障和其他故障。纯电动公交客车采用动力电池蓄能和电机驱动，电池、电机、电控的故障往往为故障维修的技术难点。

3 纯电动公交客车推广应用中的技术保障措施

3.1 电池技术保障

目前市面上纯电动公交客车主要采用锂电池作为驱动电源，理论续航里程可达到200km。但是受到环境因素、其他因素的影响，实际里程可能无法达到这个标准，在续航方面无法与传统燃油公交客车媲美。电池技术是纯电动公交客车整个车辆运行的核心，随着电池技术研究的深入，不断提升电池的能量密度与使用寿命。近些年来，新能源汽车制造企业在电池技术方面加大了研究的力度，推动了电池技术的进步。某些汽车制造企业通过增加蓄电池组的方式来增加纯电动公交客车的续航能力。也有的汽车制造企业通过先进的电池管理系统来增加电池的能量密度，进而促进电池续航能力的提升。还有的汽车制造企业通过优化车辆能耗的方式来降低车辆使用过程中的能源消耗，进而促进续航能力的提升。在研究中发现，磷酸铁锂动力蓄电池在续航能力、安全性、制造成本、节能环保、大流量放电等方面展现出更多的优势。例如某知名汽车制造企业同时通过高能量密度锂离子电池与先进电池管理系统，将某款纯电动公交客车的续航里程提升到300km，满足目前城市公交的日常营运需求。

3.2 充电设备技术保障

随着纯电动公交客车数量的增加，我国加快了充电桩网的建设。一方面，我国相关部门通过税收优惠，财政补贴等政策，鼓励企业或个人参与到充电设施的建设中。另一方面，我国还强化了充电桩的规划与布局，进一步提高充电桩布局的合理性、便利性。截至2022年底，我国公共充电桩数量已超过100万个，覆盖了全国主要城市和地区[6]。同时一些城市还通过建设智能充电站优化充电网络布局等方式，进一步提高充电设施的便利性与利用率，不断满足我国纯电动公交客车的充电需求。此外，我国在充电效率方面也加大了研究的力度。一般情况下，新能源小汽车主要采用交流电技术充电，而纯电动公交客车则采用大功率充电。近些年来，部分汽车制造企业通过智能充电技术、快充技术等提高纯电动公交客车的充电效率，有效缩短充电时间，进一步提高纯电动公交客车的运营效率与乘客的乘坐体验，有效减少电机、电池、电控系统的故障。

3.3 维修保养技术保障

纯电动公交客车的维护与保养是非常重要的，及时有效的维护与保养能够及时发现客车运营问题，避免小问题发展成大问题，维护客车正常运行的同时降低维修成本，甚至还能够延长客车的使用寿命。目前，由于公交集团在“三电”维修方面技术薄弱，一般情况下为厂家提供维护服务。为了提高维修人员的技术水平，应该加快维修人员的教育培训，不断提高其知识水平和维修技能，使其在日常工作中能够及时发现客车故障，并及时采取有效的措施进行处理，使客车能够尽快恢复使用。同时还应该加强与汽车厂家的合作，共同沟通售后问题，满足公交集团技术保障需求，进一步缩短维修的时间并提高维修的质量，确保公交系统能够保持正常的运行，满足乘客的乘坐需求。此外，还应该建立维护保养台账，记录每次维护保养的时间、类型、故障原因、维修方法等，为后期的维护与保养提供数据的支持。另外，还应该不断完善维护保养机制、售后保修与服务体系以及考核评价制度等，使纯电动公交客车能够正常运行。

4 结束语

总而言之，纯电动公交客车是社会发展的必要需求，应该加快技术研究，为纯电动公交客车的推广应用提供技术保障，使纯电动公交客车能够正常安全运行，满足人们日常出行需求的同时提高体验感，减少传统能源的依赖，真正实现节能环保的同时促进公共交通事业的可持续发展。

参考文献：

[1]肖献法，李浩东.北京兴顺达：走出新能源+微循环的公交运营发展之路[J].商用汽车，2020，（01）：77-80.

[2]江平.基于无线移动网络的纯电动公交车远程监控与故障诊断装置研究及应用[D].江苏大学，2019.

[3]张卡.纯电动公交客车推广应用中的技术保障的研究[J].时代汽车，2019，（08）：55-56.

[4]廖涛.新能源公交车快、慢充技术路线选择[J].城市公共交通，2019，（04）：22-23.

[5]曹昌胜.纯电动公交客车高寒地区使用问题浅析[J].城市公共交通，2018，（07）：28.

[6]李静，户亚威，朱为文，石求军.纯电动公交客车再生制动控制策略研究[J].机械设计与制造，2017，（08）：202-205.