电动公共汽车的整车性能的分析研究

韩承润

（泰州市公共交通有限公司，江苏 泰州 225300）

随着传统机动车辆的广泛普及，人们逐渐从生活中发现汽车的一些缺陷，如：汽车的尾气排放、发动机的维修、整车的成本较高以及化石能源的短缺等等，这一切都不利于汽车的发展。尤其如今提倡低碳环保，大量的尾气排放加速了温室效应和大气污染，对能源的过度依赖和消耗，是不可取的。然而，对于零排放、环保节能的纯电动公交车来说，它能够解决传统汽车对环境污染、化石能源的短缺等难题，因而能够得到快速的发展。

纯电动公交车相对传统的机动车而言，具有内部空间大、噪声小和运行平稳等特点，通过携带较多的蓄电池，就可以得到较高的续航能力，其传动形式多样，占地空间较小。尤其纯电动公交车的运行线路较为固定，其充电、维修和保养相较于传统的公交车都比较方便，因此纯电动公交车的市场化推广和应用显得尤为便利。

本文选用了扬州亚星客车股份有限公司生产的亚星6101纯电动公交车为研究对象，对整车的性能进行分析和研究，重点对纯电动公交车的电池和电动机以及目前纯电动公交车存在的不足进行探讨。

1 纯电动汽车主要面临的问题

1.1 车辆的行驶里程

一般的纯电动公交车为了降低电池的循环次数和提高电池的使用寿命，选择一次性充电，公交车可以行驶150km左右，其中，城市公交道路实载实际工况里程约为：开空调时约120～160公里，非空调时约140～180公里。但是由于纯电动公交车行驶时，不会匀速行驶，经常处于启动、加速、制动、停车的循环当中，这使得对电池的损耗比较大，行驶的里程也会大打折扣。这个问题相对于燃油机动车而言就不会存在，因此如何提高电池的续航里程成为今后纯电动公交车的研究重点。

1.2 整车的成本

目前市场上的纯电动汽车，都是以原有的传统燃油汽车的整车底盘为基础进行改装而成。主要是将原有的发动机、油箱等原有动力系统部件换成驱动电机、动力电池等相关配套部件设备。由于电池、电机及其控制器技术比较复杂、成本很高，所以整车的造价费用很高。

1.3 蓄电池的性能

纯电动公交车的动力电池一般3年后会出现不同程度的衰减，寿命一般为5年。与传统燃油汽车相比，其使用寿命明显不足，如果采用优质的电池，其成本会显著增加。普通燃油汽车燃烧化石能源，操作方便、灵活快捷，而当今市场上的纯电动公交车充电时间一般在6～8小时，亚星6101纯电动公交车整车带电量129千瓦/时，充电时间约4小时。快充型动力电池的充电时间的长短主要由快充型动力电池的倍率决定，但大功率充电桩投入成本较高。

2 纯电动公交车整车参数和性能指标

纯电动公交车动力总成与传统燃油公交车有所区别，动力源由电动机代替了发动机，蓄电池替换了内燃机的燃油，因此纯电动公交车匹配的参数主要有：驱动电机的性能参数、传动系的电池参数。表1为扬州亚星客车股份有限公司生产的亚星6101纯电动公交车的结构参数及性能指标。

表1 纯电动公共汽车整车参数

表2 四种类型的电池参数

2.1 动力电池参数

动力电池不仅是整个纯电动公共汽车唯一的动力来源，而且还对整车的载重和空间使用有着重要的作用。由于电池的容量大小与电池的质量和体积呈正相关，而纯电动公交车的续航里程及续航能力的长短主要由动力电池的能量密度、EKg（单位载质量能量消耗量）、整车带电量、载客量、道路情况、红绿灯及站点布置、驾驶员操作等因素决定，所以我们在对电池的选型时就不得不考虑纯电动公交车整车的空间、载重大小和运行路线。因此我们需要结合纯电动公交车的实际情况，如行驶的里程、所载的人数、整车的空间等，对纯电动公交车动力电池的类型、电压和容量进行选取。目前，一般的电动汽车所采用的电池可以分为慢充型（磷酸铁锂、磷酸锰锂）和快充型（多元复合锂、钛酸锂）。四种类型的电池参数如表2所示。

从表2中的数据可以得出，每种类型的电池各具特点，在纯电动公交车中大多采用多元复合锂电池或磷酸铁锂离子电池，从而较好的满足纯电动汽车对动力蓄电池的要求，这样使得公交车对于行驶的里程和续航能力得到较高的提升，同时进一步地提高公交车整体的使用寿命，减少后期对于车辆的维护。亚星6101车型采用的是泰州春兰公司生产的磷酸铁锂动力电池。虽然纯电动公交车短期来看成本比较高，但是从长期的发展看，让公交车能够高效率、稳定的行驶，可减少后期的维护成本，有效的节约工程师的人力成本。

由于公交车的电池动力要直接与电机控制器进行连接，因此我们要对电池的电压和容量进行选择。针对该电动公交车采用的锂电池的特点，磷酸铁锂电池的单极电压3．2V，多元复合锂电池的单极电压2．6V，我们根据电动机控制器所需电压的大小，选择磷酸铁锂电池单体的数量，使得最终磷酸铁锂电池组输出的电压与电动机工作的额定电压相符。

该纯电动公交车如果满载人数，并以40km/h的速度匀速行驶时，可得到此时的输出功率为4．1kW。由于电动公交车在运行时，除了电动机使用的电能外，还包括整车的辅助装备，如气泵、水泵、助力泵、风扇等，该部分可以消耗电池组总能量的10%，以及电池管理系统（BMS）对电池起保护作用也要消耗一部分电能，因此对电池组的容量的选择至关重要。锂离子电池容量的大小与整车的功率成正比，若电池容量越大，电机的输出功率也越大，整个公交车的动力性能就越稳定。纯电动公交车在实际运营行驶过程中的速度会长时间处于低速区间，再加上行驶路线和站点的固定性，使得公交车经常处于启动、加速、制动、停车的循环当中，驱动电机的工作效率比较低、耗能大，因此适当增加电池容量有利于缓解这些问题。

表3 驱动电机的性能参数

2.2 驱动电机的选型

驱动电机作为该公交车的直接动力，直接关系到整车的动力的输出和行驶安全。因此对驱动电机的选择至关重要。目前，作为纯电动公交车常采用的驱动电机一般有以下几种，其各种电机的特点如表3所示。

通过三种电机的对比分析，本文的公交车采用永磁同步电机作为驱动电机。由于纯电动公交车在实际运营行驶过程中，较长时间处于低速运行，并且公交车还受到行车路线和站点的限制，使得驱动电机的工作效率相对较低，耗能较大。

3 结语

通过对纯电动公交车的分析和研究，对公交车的关键组成进行探讨，有效的提高了公交车的使用寿命和改进优化的方向。

[1]彭唯．成都市公交车绿色维修评价体系及实施方案研究[D]．西南交通大学,2014．

[2]路敌,杨宝森,乔有晶等．城市公交车电控柴油机维修技术探究[J]．汽车维修,2014,(02):6-10．