秦 瑾　文

“雙電”公交車技術(shù)分析與管理方案

秦 瑾文

超級電容和動力鋰電池相混合的“雙電”新能源公交車，彌補了單電源新能源車輛的劣勢，在實現(xiàn)車輛瞬間快速啟動的同時，也提高了系統(tǒng)能量回收的穩(wěn)定性，有效延長了動力鋰電池的使用壽命。

Analysis of Dual E-drive Technology and Management Planning

Shanghai Pudong New Area Shangnan Public Transport Co., Ltd has been taking a great effort in exploring new alternative fuel R & D in the past few years, resulted in developing dual E-drive public bus powered by supercapacity and lithium battery, which had made up for the disadvantage of single E-drive vehicles.

隨著傳統(tǒng)能源逐漸枯竭，新能源汽車的發(fā)展已經(jīng)引起了人們高度重視。近些年，上海浦東上南公司一直在新能源公交車領域進行嘗試，采用了由上海瑞華集團提供的超級電容和動力鋰電池相混合的“雙電”技術(shù)，彌補了單電源新能源車輛的劣勢，在實現(xiàn)車輛瞬間快速啟動的同時，也提高了系統(tǒng)能量回收的穩(wěn)定性，有效延長了動力鋰電池的使用壽命。

“雙電”模式延長電池壽命

超級電容是近幾年隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，研發(fā)出來的新型電能存儲和處理器件，具有動態(tài)相應好、瞬間功率特性優(yōu)良和循環(huán)使用壽命長等特點，因此在軍事和空間技術(shù)上得到了廣泛應用。后來，它被設計者作為單一動力電源，應用在了新能源公交車上。雖然使用初期，超級電容車輛表現(xiàn)出了能夠迅速大量充電、運行成本低的優(yōu)勢，同時也呈現(xiàn)出一些問題，比如車輛充電時間長，早晚高峰期間乘客抱怨多；車站充電時應對復雜路況能力不足；惡劣天氣運行保障低，等等。

相較于超級電容車輛，以磷酸鐵鋰電池作單一動力源的電動車同樣有不少問題，其中最令用戶不滿的便是經(jīng)過多次充放電后，電池儲電量會大幅下降。而上南公交公司使用的新能源車輛采用了超級電容和動力鋰電池相混合的“雙電”技術(shù)，兼?zhèn)?種新能源技術(shù)的優(yōu)勢。當車輛啟動瞬間，由于電機需要輸出較大的瞬時功率，此時系統(tǒng)將由超級電容提供能量，減少對動力鋰電池的瞬間功率需求；當功率需求趨于緩和時，將由鋰電池和超級電容同時提供輸出能量。

與此同時，駕駛員踩下制動踏板，制動回收系統(tǒng)可將部分動能轉(zhuǎn)化成為電能，導致負載會輸出較大的反向電流。具有優(yōu)良瞬間功率特性的超級電容承擔了制動瞬間能量的回收，并將能量儲存起來；當收集到的能量趨于飽和時，在耦合器的作用下，超級電容內(nèi)的能量將自動輸送給動力鋰電池。因此，整車的動力性能得到了有效提高，比較適用于頻繁起步和停車的交通擁堵公交線路。

“雙電”新能源公交車在啟動瞬間，不再受到電池啟動特性限制的影響。其次，制動時能量回收效率得到了提高，避免鋰電池受大電流沖擊。車輛在正常行進過程中，超級電容與動力鋰電池之間的能量可以互相流動，因此給予了動力鋰電池更多的活化時間，從而有效地延長了電池的使用壽命。

先進技術(shù)應用提高車輛可靠性

多了一套系統(tǒng)，車輛的可靠性是否會受到較大影響呢？答案是：不會。因為“雙電”新能源公交車的控制核心采用了美國TI數(shù)字控制器，以FPGA（現(xiàn)場可編程邏輯門陣列）構(gòu)成邏輯控制部件。采用了高速數(shù)字處理技術(shù)和可編程的邏輯處理器件，因此，系統(tǒng)的處理能力和可靠性得到了有效的提高，一些組合的算法控制實現(xiàn)了具有模塊化和結(jié)構(gòu)化的特征和功效，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)趨于精簡，車輛的可靠性得到了提高。

為了進一步優(yōu)化控制系統(tǒng)，克服電磁干擾造成的損害，整車CAN總線采用了光纖通訊的線路，從而使EMC（電磁兼容性）的指標進一步優(yōu)化。“雙電”公交車的內(nèi)部所有工作模塊，包括電池管理系統(tǒng)模組，都是建立在CAN總線光纖通訊的架構(gòu)上，所有的功能部件都經(jīng)過模塊化結(jié)構(gòu)處理；而對外通訊功能，該車可借助遠程終端設備，實現(xiàn)GPRS無線互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架下的動態(tài)監(jiān)控監(jiān)管模式。大量先進技術(shù)的應用，讓“雙電”新能源公交車的智能化、可靠性得到了進一步的強化。

自2013年，22輛上海萬象大宇“雙電”新能源公交車在787路上正式服役以來，車輛的可靠性一直表現(xiàn)出色。截至目前，公司共引進70輛“雙電”公交車，分布在多條營運線路。

網(wǎng)上實時監(jiān)測，保證車輛安全

新能源公交車還尚屬于新生事物，它的安全始終牽動著用戶的心。在安全方面，每一輛 “雙電”公交車的電池電壓、溫度、里程等數(shù)據(jù)都能實時顯示在儀表盤上，當電池出現(xiàn)溫度過高、電壓不穩(wěn)時，車內(nèi)會閃光、蜂鳴提醒駕駛員。另外，監(jiān)測中心也能第一時間發(fā)現(xiàn)狀況。整車在運行過程中，所有的部件動態(tài)過程都受數(shù)據(jù)中心平臺監(jiān)控，除了車輛運行軌跡能動態(tài)顯示外，包括所有電池的性能特征、車載核心零部件的運行狀態(tài)都能逐一清晰顯示。

對于鋰電池，數(shù)據(jù)中心可以對其進行動態(tài)監(jiān)控和實時管理，后臺數(shù)據(jù)功能模塊經(jīng)過分析，能給予最優(yōu)的維護布局和建議。如果某塊電池出現(xiàn)“亞健康狀態(tài)”，系統(tǒng)將在第一時間作出響應，提示維護人員注意電池安全。

目前，上南公交高科西路新能源車停車場共有41個充電樁，可供70輛新能源車進行日常充電。在車輛充電泊位管理方面，上南公交針對電動公交車也開發(fā)出了一套集公交車輛充電管理、場地車輛精確停放、進出場管理、駕駛員管理、車輛維修管理等一體的智能公交停車場管理系統(tǒng)，大大提高了電動公交車停車場管理的效率。