客運(yùn)班線應(yīng)用純電動(dòng)汽車的探討

海南省瓊海海汽運(yùn)輸有限公司 陳妙才

當(dāng)今傳統(tǒng)燃料汽車導(dǎo)致的氣候、環(huán)境變化，已影響到人們的正常工作與生活，影響到人們追求優(yōu)美氣候環(huán)境、優(yōu)質(zhì)生態(tài)環(huán)境的愿望，不能滿足人們對(duì)“綠色、低碳、環(huán)?！钡脑V求，故應(yīng)用新能源汽車特別是純電動(dòng)汽車，是汽車應(yīng)用的大勢(shì)所趨?，F(xiàn)就客運(yùn)班線應(yīng)用純電動(dòng)汽車與同行進(jìn)行探討。

1 純電動(dòng)汽車應(yīng)用現(xiàn)狀

近幾年來，雖然企業(yè)逐步使用純電動(dòng)汽車，但只局限于公交公司，班線客車基本上沒有使用純電動(dòng)汽車，全程100 km以內(nèi)的線路也沒有使用。班線營(yíng)運(yùn)客車保有量超過1 000輛的運(yùn)輸企業(yè)，純電動(dòng)汽車卻很少，占比不到10%。在相關(guān)部門考核企業(yè)新能源汽車使用情況時(shí)，得不到優(yōu)勢(shì)。

最近，海南省交通運(yùn)輸廳在《加快新能源汽車在交通運(yùn)輸行業(yè)推廣應(yīng)用的實(shí)施意見》中提到：營(yíng)造有利環(huán)境，引導(dǎo)交通運(yùn)輸企業(yè)主動(dòng)選擇新能源汽車，鼓勵(lì)推動(dòng)城市地域范圍較小的市縣經(jīng)營(yíng)出租汽車、租賃汽車和往返里程在100 km以內(nèi)的短途班線使用新能源汽車。

海南作為國(guó)際旅游島，早就提出了使用新能源汽車。今年國(guó)家在海南建立中國(guó)最大經(jīng)濟(jì)自由貿(mào)易區(qū)與世界自由貿(mào)易港，保護(hù)海陸環(huán)境、防護(hù)區(qū)域污染尤為重要。故運(yùn)輸企業(yè)提出行程為100 km以內(nèi)的客運(yùn)班線推廣使用純電動(dòng)汽車，表明企業(yè)對(duì)純電動(dòng)汽車應(yīng)用的高度重視，是企業(yè)高層對(duì)新形勢(shì)與新生事物的超前認(rèn)知及在新形勢(shì)下的使命感與緊迫感，體現(xiàn)企業(yè)對(duì)社會(huì)的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。

2 應(yīng)用純電動(dòng)汽車存在的缺陷與不足

當(dāng)今純電動(dòng)汽車品牌多，產(chǎn)品質(zhì)量差異較大，且每個(gè)廠家都打響自己的廣告，給購(gòu)車者帶來一定的困惑。那么客運(yùn)班線推廣上線應(yīng)用純電動(dòng)汽車，就應(yīng)保持高度的清醒，在選購(gòu)車輛上下功夫。目前存在的問題主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）企業(yè)沒有切實(shí)可行的指導(dǎo)性文件，引導(dǎo)用車單位選購(gòu)高質(zhì)量的純電動(dòng)車輛，對(duì)哪個(gè)廠家的車輛電池質(zhì)量好、控制系統(tǒng)精度高、檢測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)準(zhǔn)確度高、通信與故障診斷系統(tǒng)高效安全、車輛能量損耗低等了解不多。

（2）汽車維修業(yè)對(duì)純電動(dòng)汽車跟進(jìn)遲緩。因純電動(dòng)汽車涉及到高壓電路，有時(shí)甚至還要帶電作業(yè)，用車單位持有電工資格證書的維修電工很少，出現(xiàn)維修板塊的弱項(xiàng)。

（3）純電動(dòng)汽車的電池檢測(cè)、更換技術(shù)滯后，車輛使用一段時(shí)間后，電池工作不良，不能很好地檢測(cè)、檢查、判斷出電池組中已損壞的單體電池并給予更換，使車輛充電后使用時(shí)間縮短，影響車輛正常使用。

3 客運(yùn)班線應(yīng)用純電動(dòng)汽車的策略

根據(jù)企業(yè)應(yīng)用純電動(dòng)汽車的現(xiàn)狀，針對(duì)現(xiàn)階段企業(yè)使用純電動(dòng)汽車存在的缺陷與不足，提出以下企業(yè)客運(yùn)班線推廣應(yīng)用純電動(dòng)汽車的策略。

3.1 重視企業(yè)高層設(shè)計(jì)

從政治的高度充分認(rèn)識(shí)應(yīng)用純電動(dòng)汽車的重要性，樹立能源、環(huán)保的戰(zhàn)略意識(shí)。企業(yè)應(yīng)組織相關(guān)業(yè)務(wù)部門和汽車技術(shù)人員，對(duì)純電動(dòng)汽車廠家、產(chǎn)品進(jìn)行分析、研究、評(píng)估，對(duì)車型進(jìn)行選擇、確認(rèn)、鎖定，給用車單位提供可行性、保障性的指導(dǎo)意見。

3.2 發(fā)揮企業(yè)汽車技術(shù)專家的作用

汽車技術(shù)專家當(dāng)不辱時(shí)代賦予的光榮使命與責(zé)任擔(dān)當(dāng)，認(rèn)真做好車輛選型工作。純電動(dòng)汽車雖然投放市場(chǎng)已多年，但在客運(yùn)班線上應(yīng)用還未曾嘗試，且純電動(dòng)汽車并非如廣告宣傳的那么完美（如“快速充電15 min，繼續(xù)行駛200 km”等）。故汽車技術(shù)專家應(yīng)能識(shí)破商家的玄機(jī)，要對(duì)車輛廠家所生產(chǎn)的車型進(jìn)行對(duì)比、分析、研究、評(píng)估，或在公交車使用過程中進(jìn)行比較，識(shí)別哪個(gè)廠家的產(chǎn)品較好。汽車技術(shù)專家應(yīng)對(duì)所選擇的車型負(fù)責(zé)，對(duì)廠家售后服務(wù)進(jìn)行跟蹤。

3.3 注重車輛關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)

（1）電池組應(yīng)具備比能量和比功率高，工作溫度低，充放電循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)今大型純電動(dòng)汽車一般選用鋰電池，如磷酸鐵鋰電池與錳酸鋰電池。鋰電池都需要配置專門的電池管理設(shè)備對(duì)電池充放電進(jìn)行控制。鋰聚合物電池是鋰離子電池的下一代，其電解質(zhì)是固體或膠體，充電不像鋰離子電池那樣容易發(fā)生爆炸、燃燒，在工作電壓與充放電循環(huán)壽命等方面均比鋰離子電池提高很多，且體積較小、重量輕、裝車方便等，雖然過充電會(huì)引起電池膨脹、變形、短路損壞，但安全、可靠性卻比鋰離子電池增強(qiáng)。鋰聚合物電池比鉛電池質(zhì)量好得多，與鎳電池相比密度雖然較低，但鎳屬稀缺金屬、價(jià)格比鋰聚合物電池較高得多，故選擇鋰聚合物電池比較適合。

（2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率不小于車輛最高車速、最大負(fù)荷時(shí)的功率。驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)具有良好的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性，一般轉(zhuǎn)速范圍為6 000 r/min～15 000 r/min；根據(jù)車輛行駛工況，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)，車輛起動(dòng)、加速、爬坡時(shí)需要較大轉(zhuǎn)矩，通常電機(jī)過載系數(shù)應(yīng)達(dá)3～4，驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)具有較寬的恒功率區(qū)，以確保車輛高速行駛，通常電機(jī)過載系數(shù)應(yīng)達(dá)2～3。驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)經(jīng)常保持在高效率范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，在低速-大功率（恒轉(zhuǎn)矩區(qū)）運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)的效率在0.75～0.85，在高速（恒功率區(qū)）運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)的效率在0.8～0.9。

（3）整車控制器（VCU）的控制及輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)與電機(jī)和電機(jī)控制器（MCU）組成的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要合理匹配，以使動(dòng)力電池輸入的電能更好地轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合于目標(biāo)電機(jī)運(yùn)行需求；應(yīng)選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池組、傳動(dòng)系統(tǒng)及電控系統(tǒng)的匹配良好的整車動(dòng)力系統(tǒng)。此外，為減少能耗，轉(zhuǎn)向控制與空調(diào)控制最好采用自動(dòng)控制。

（4）電池管理系統(tǒng)（BMS）能有效、準(zhǔn)確地對(duì)電池狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理、故障分析和定位、電池荷電狀況（SOC）估算、數(shù)據(jù)傳輸、熱管理、充放電控制、PC機(jī)在線監(jiān)控、運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)和數(shù)據(jù)庫管理等。

（5）要具有良好的通信與故障診斷功能，CAN局域網(wǎng)絡(luò)通信高效、精準(zhǔn)，故障診斷與報(bào)警系統(tǒng)及時(shí)、準(zhǔn)確，具有事故、關(guān)鍵安全部位故障等快速處理功能。如整個(gè)電氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，VCU須檢測(cè)到故障并進(jìn)行等級(jí)劃分，按不同的故障等級(jí)提供相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略，按不同的目標(biāo)要求對(duì)整車系統(tǒng)進(jìn)行功率限制，在保障安全的前提下，減少動(dòng)力電池電量的浪費(fèi)，同時(shí)減輕驅(qū)動(dòng)電機(jī)的負(fù)荷，以保障整車控制系統(tǒng)處于能量最優(yōu)狀態(tài)。

3.4 車輛充電問題

現(xiàn)階段運(yùn)輸企業(yè)純電動(dòng)汽車不多，尚未建立獨(dú)立的充電樁，一方面運(yùn)輸企業(yè)應(yīng)加快構(gòu)建充電樁的步伐，滿足運(yùn)輸企業(yè)純電動(dòng)汽車上線后充電的要求；另一方面可利用社會(huì)資源，加強(qiáng)與用車單位就近的政府部門或相關(guān)設(shè)有充電樁的單位溝通，要求與其共用充電樁，解決車輛充電的問題。

3.5 重視維修電工的培養(yǎng)

因純電動(dòng)汽車上有一部分電路屬于高壓電路，故維修電工除了熟悉常規(guī)汽車的低壓電路，還應(yīng)熟悉掌握高壓電路知識(shí)與維修操作要領(lǐng)，持有電工資格證書，才能更好地對(duì)車輛電路進(jìn)行維護(hù)、檢修。及時(shí)選送電工參加培訓(xùn)，并取得電工操作資格證書，以便更好地參加純電動(dòng)汽車維修工作。

3.6 注重電池檢測(cè)與更換

純電動(dòng)汽車在新車2年～3年這個(gè)階段，電池一般不會(huì)出現(xiàn)大的問題，使用期限超過3.5年以后，最先是整車電池組中的個(gè)別單體電池蓄電量不足，出現(xiàn)老化逐漸損壞的現(xiàn)象，這時(shí)就要對(duì)電池組內(nèi)的單體電池進(jìn)行檢測(cè)，判斷哪個(gè)是電池組中首先損壞的單體電池，以便通過相關(guān)專用設(shè)備及時(shí)進(jìn)行更換。一是避免更換不及時(shí)而影響到電池組中其他良好的單體電池的使用壽命；二是避免電池組中存在損壞的單體電池而影響到整個(gè)電池組充電與使用放電性能，故檢測(cè)設(shè)備非常重要。運(yùn)輸企業(yè)雖然不能在每個(gè)用車單位都配備檢測(cè)設(shè)備，但至少運(yùn)輸企業(yè)的汽車保修總廠應(yīng)配備一臺(tái)檢測(cè)設(shè)備，這樣各用車單位的車輛在電池工作不良時(shí)，可到保修總廠檢測(cè)、更換。

4 購(gòu)車后面臨的問題

在運(yùn)輸企業(yè)購(gòu)買了純電動(dòng)汽車后，可能會(huì)面臨如下問題。

（1）車輛續(xù)駛里程過短。續(xù)駛里程較短是當(dāng)前純電動(dòng)車存在的實(shí)際問題，解決問題只能指望相關(guān)部門能夠在沿途建立充電樁，或者是等車輛使用3年～5年后，電池質(zhì)量提高達(dá)到相應(yīng)的水平，可通過更換電池以改善車輛續(xù)駛里程短的問題。

（2）車輛充電時(shí)間過長(zhǎng)。作為客戶都希望在車輛電池剩余電量較少時(shí)，能夠快速充電10 min～15 min便可繼續(xù)行駛200 km，這可能是很難滿足的要求。但是充電時(shí)間如果過長(zhǎng)，譬如超過4 h，車輛的運(yùn)行班次將發(fā)生改變，即不能按時(shí)應(yīng)班，只能丟班。此時(shí)，比較適合的辦法還是使用儲(chǔ)備電池，雖然使用儲(chǔ)備電池還存在車輛相關(guān)設(shè)施與更換技術(shù)的差異等問題，但應(yīng)該是解決車輛續(xù)駛里程短、充電時(shí)間過長(zhǎng)的臨時(shí)解決方案。但是，更換儲(chǔ)備電池的前提是，必須是運(yùn)輸企業(yè)或在車輛行駛的沿途設(shè)有充電站、儲(chǔ)能電站，以滿足應(yīng)用需求。

（3）后續(xù)成本過大。在車輛壽命周期內(nèi)，最多可能需要更換2次電池，這是一筆巨大的成本，占車輛營(yíng)運(yùn)產(chǎn)生利潤(rùn)的1/3以上。再加上平時(shí)充電、更換儲(chǔ)備電池的費(fèi)用，純電動(dòng)汽車的后續(xù)使用成本是比較大的。如果提高票價(jià)來達(dá)到增加營(yíng)收，提高利潤(rùn)，雖然可降低成本比率，但提高票價(jià)也會(huì)受到相關(guān)條件的制約。而當(dāng)純電動(dòng)汽車電池存電量過少時(shí)，空調(diào)制冷效果可能降低，旅客乘坐車輛的舒適度下降，影響班線客車的乘客回頭率，從而影響車輛的營(yíng)收。當(dāng)前購(gòu)買純電動(dòng)汽車的補(bǔ)貼很少或已經(jīng)沒有，給班線客運(yùn)應(yīng)用純電動(dòng)汽車帶來一定的不利影響，給車戶購(gòu)買、使用純電動(dòng)汽車的積極性帶來一定影響。

5 純電動(dòng)汽車的應(yīng)用分析

純電動(dòng)汽車在公交車公司已得到比較正常的使用，是因?yàn)楣卉囆旭偫锍梯^短，對(duì)車速要求不高，且公交車在市區(qū)行駛，充電條件比班線車優(yōu)越。而班線車行駛里程長(zhǎng)，幾乎是以高速或較高速度行駛，有時(shí)還要爬坡，動(dòng)力電池長(zhǎng)時(shí)間大負(fù)荷工作，必然發(fā)熱損耗大量能量，減少車輛的續(xù)駛里程，故班線車要求電池須有長(zhǎng)的續(xù)駛里程。

如某公交公司有12臺(tái)純電動(dòng)汽車，每天每臺(tái)車工作8 h，接著停班充電4 h，那么該公司實(shí)際上只有8臺(tái)車輛正常工作，有4臺(tái)車輛在停班充電，車輛實(shí)際使用率僅為67%，則需要多投入幾臺(tái)車做為充電儲(chǔ)備，雖然購(gòu)車有補(bǔ)貼，但購(gòu)車投入也相當(dāng)大。

若班線車也像這樣停班充電接駁的話，則非常不現(xiàn)實(shí)。這是因?yàn)榭瓦\(yùn)班線線路較長(zhǎng)，行車中開空調(diào)與高速行駛工作溫度升高均會(huì)損耗電能，萬一車輛在行駛途中沒電，便很難處理。如果說新購(gòu)車輛電池好，且車上有電量檢測(cè)裝置，沒電時(shí)能夠提前報(bào)警，沒電了也需要停下來充電；而如果車輛變舊了，電池工作性能衰退，充電次數(shù)增加，續(xù)駛里程逐漸減少又怎么辦？這對(duì)于班線客車是刻骨之痛。譬如行駛里程往返100 km，往返2次，則車輛續(xù)駛里程應(yīng)為250 km才能滿足車輛往返和移位或途中擁堵等情況耗電需求。而對(duì)于往返100 km的班線車，一般每天至少往返4次，就算是站對(duì)站行駛，且車站距離充電樁比較近，至少應(yīng)該也需要連續(xù)行駛450 km，這就對(duì)車輛的電池與電控系統(tǒng)提出了嚴(yán)格的要求。要不就只能往返3次，即320 km，相當(dāng)于利用半天的時(shí)間停下充電，在乘客高峰時(shí)便非常無奈，故選擇電池性能良好、循環(huán)放電時(shí)間長(zhǎng)的車輛才是硬道理。