北京公共交通控股（集團(tuán)）有限公司 王家良 孔維峰 孫 鵬

新能源車輛在北京公交運(yùn)營(yíng)使用和維修中的問題及應(yīng)對(duì)

北京公共交通控股（集團(tuán)）有限公司 王家良 孔維峰 孫 鵬

截至2017年3月末，北京公交集團(tuán)擁有公共電汽車22901輛，其中：新能源車3812輛（1677輛純電動(dòng)車、1233輛雙源電動(dòng)車、40輛插電增程車、862輛混合動(dòng)力車）；清潔能源車8006輛（5462輛LNG車、2544輛CNG車）；柴油車11083輛（797輛歐VI車、701輛國(guó)V車、6501輛國(guó)IV車、3084輛國(guó)III車）。公共電汽車中的新能源、清潔能源車計(jì)11818輛，占公共電汽車總數(shù)的51%（其中：電驅(qū)動(dòng)車占12.1%、天然氣車占35%、混合動(dòng)力車占3.9%）。

1 新能源車輛在運(yùn)營(yíng)使用中的問題

1.1 純電動(dòng)車型

隨著北京公交集團(tuán)充電樁及設(shè)施的不斷推進(jìn)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)線網(wǎng)的調(diào)整及優(yōu)化，目前約800輛純電動(dòng)車輛投入運(yùn)營(yíng)使用，基本使用狀況良好，但也存在部分故障影響車輛的正常運(yùn)行，主要集中在電池及電機(jī)故障、整車防水絕緣等方面，在其他故障上主要為車輛DC/DC及DC/AC逆變器故障等。

1.2 混合動(dòng)力車型

北京公交集團(tuán)混合動(dòng)力汽車自2009年6月起陸續(xù)投入運(yùn)營(yíng)，共計(jì)860輛。截止到目前，運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的車輛已近8年，系統(tǒng)使用基本穩(wěn)定，節(jié)油效果明顯，相比于同級(jí)別傳統(tǒng)燃油公交車輛節(jié)油可達(dá)20%以上（經(jīng)驗(yàn)豐富的司機(jī)根據(jù)路況選擇適當(dāng)油門位置行車，節(jié)油可達(dá)30%），尾氣排放大大降低。

這批混合動(dòng)力車的主要問題為混合動(dòng)力系統(tǒng)故障較高，影響了混合動(dòng)力車型的正常運(yùn)營(yíng)，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

一是混合動(dòng)力系統(tǒng)故障，主要為變速箱、電子離合執(zhí)行器、電池風(fēng)扇逆變器等總成零部件故障；

二是電池風(fēng)扇故障，導(dǎo)致電池散熱不好，溫度超高導(dǎo)致車輛無法正常行駛，且存在電池高溫安全風(fēng)險(xiǎn)。

三是部分車輛運(yùn)行到約30萬公里時(shí)，混合動(dòng)力系統(tǒng)呈現(xiàn)出部分關(guān)鍵總成壽命到期的跡象。

2 新能源車輛的維修問題

2.1 純電動(dòng)車型

以2013年投入使用的某12m純電動(dòng)車型作為分析對(duì)象，該車型采用永磁同步電機(jī)，采用AMT變速箱，動(dòng)力電池為錳酸鋰電池，充電方式為直充模式。自2016年1月1日至2017年3月10日期間，共計(jì)發(fā)生各類故障167輛次，其中電源類、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、變速箱、電池系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)故障次數(shù)及占比見附表。

分析得出，純電動(dòng)車型的故障主要集中在輔助電源（變頻器、逆變器）和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，占故障總數(shù)的26%以上。

附表

輔助電源故障屬于隱性故障，在判斷和排除過程中，要求維修人員對(duì)各零部件關(guān)聯(lián)性和邏輯關(guān)系的掌握能力較強(qiáng)，此類故障也對(duì)用電總成的正常運(yùn)行影響較大，目前急需提高電氣元器件的可靠性。

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障占故障總數(shù)的13%以上，主要原因是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，一定程度上導(dǎo)致了驅(qū)動(dòng)電機(jī)過熱故障的出現(xiàn)，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障增加，冷卻系統(tǒng)故障中多數(shù)為電子扇可靠性不足、循環(huán)水泵等原因?qū)е隆?/p>

此外，在日常維護(hù)和使用中，電動(dòng)氣泵、助力泵系統(tǒng)的運(yùn)行情況也是檢查的重點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異響、工作運(yùn)行時(shí)有時(shí)無等故障時(shí)，需要及時(shí)對(duì)電動(dòng)氣泵、助力泵及電機(jī)進(jìn)行檢查，避免輔助電源的損壞。

2.2 混合動(dòng)力車型

通過對(duì)混合動(dòng)力車型故障的統(tǒng)計(jì)（統(tǒng)計(jì)周期:2016年1月1日-2017年3月10日）和分析，主要的故障和原因如下：

（1）變速箱故障所占比例約為47.66%，主要為選/換擋電機(jī)故障、變速箱大蓋損壞及變速箱總成故障。

（2）離合器故障所占比例約為26.17%，主要為電子離合執(zhí)行器ECA故障、離合器片損壞、離合器壓盤總成損壞及離合器總成故障。

（3）電池故障所占比例約為23.37%，主要為電池風(fēng)扇故障、高壓電池故障，逆變器、高壓電池線束故障等。

隨著現(xiàn)階段北京公交混合動(dòng)力車輛的持續(xù)運(yùn)營(yíng)使用，高壓電池壽命問題和電池容量衰減始終困擾著混合動(dòng)力車輛的運(yùn)營(yíng)效率，增大了維修成本；同時(shí)，逆變器內(nèi)部元器件老化出現(xiàn)電路板燒蝕問題，也是混合動(dòng)力車型亟待解決的問題。

2.3 充電設(shè)施問題

在北京市政府、市科委、交通委、發(fā)改委、規(guī)劃國(guó)土委及區(qū)政府等各委辦局的大力支持下，北京公交集團(tuán)公司與國(guó)網(wǎng)北京市電力公司（以下簡(jiǎn)稱電力公司）共同建立了公交場(chǎng)站充電樁建設(shè)工作聯(lián)動(dòng)機(jī)制，積極推進(jìn)純電動(dòng)公交車發(fā)展應(yīng)用和公交場(chǎng)站充電樁建設(shè)。按照車樁配比需求，公交集團(tuán)公司計(jì)劃于2015年至2017年期間，在129處公交場(chǎng)站建設(shè)充電樁814臺(tái)。

公交場(chǎng)站充電樁和外電源引入工程建設(shè)過程中，面臨著一些主要問題制約了充電樁及設(shè)施的建設(shè)進(jìn)度，主要表現(xiàn)在臨時(shí)場(chǎng)站項(xiàng)目辦理手續(xù)繁多，待建場(chǎng)站受城市規(guī)劃調(diào)整需要另外選址，橋下空間建設(shè)充電樁推進(jìn)困難，外電源引入施工會(huì)涉及市區(qū)道路占掘、綠化帶破復(fù)、穿超小區(qū)施工，相關(guān)單位協(xié)調(diào)進(jìn)展緩慢等問題。

3 新能源車輛問題的應(yīng)對(duì)措施及建議

3.1 純電動(dòng)車型方面

（1）北京公交集團(tuán)加強(qiáng)了與整車生產(chǎn)廠、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)生產(chǎn)商的技術(shù)溝通和協(xié)調(diào)，加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)控制器穩(wěn)定性和可靠性的研究，尤其是結(jié)合北京公交實(shí)際運(yùn)行的路況、工況條件，進(jìn)一步提升電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性能。

（2）要求在車輛設(shè)計(jì)和論證階段，在技術(shù)成熟且滿足條件的情況下，采取取消AMT變速箱的技術(shù)路線，采用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的形式。

（3）對(duì)鋰電池快換型車輛，在整車生產(chǎn)制造時(shí)對(duì)電池內(nèi)外箱的設(shè)計(jì)要做加強(qiáng)和測(cè)試實(shí)驗(yàn)，避免車輛運(yùn)行后期出現(xiàn)電池箱損壞、支架開裂、電池箱極柱燒蝕等使用問題。

3.2 混合動(dòng)力車型方面

（1）北京公交集團(tuán)加強(qiáng)了對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)部分總成及零部件的維護(hù)，重點(diǎn)對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行性能恢復(fù)，關(guān)注電子離合執(zhí)行器、離合器、變速箱等總成及零部件；采取主動(dòng)維護(hù)，有效避免了系統(tǒng)故障的發(fā)生，但是隨之帶來了維修成本的增加。

（2）鑒于混合動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況，在制度上要求電子離合執(zhí)行器、離合器總成，在混合動(dòng)力車輛運(yùn)行到30萬公里時(shí)必須進(jìn)行強(qiáng)制更換。

（3）根據(jù)實(shí)際測(cè)試，電池風(fēng)扇的使用壽命約為1萬小時(shí)，結(jié)合混合動(dòng)力車輛的使用情況，在制度上要求混合動(dòng)力車輛運(yùn)行到三年或18萬公里時(shí)對(duì)電池風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)制更換。

4 新能源車輛的發(fā)展展望

城市公共交通作為窗口行業(yè)，綜合反映著一個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)面貌和文明程度。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步和人民物質(zhì)生活水平的日益提高，人們對(duì)城市公共交通提出了越來越高的要求，安全、節(jié)能、環(huán)保、舒適已成為城市公交客車技術(shù)發(fā)展的方向。國(guó)內(nèi)各種政策、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)相繼出臺(tái)，促進(jìn)了客車技術(shù)的發(fā)展，發(fā)展城市公共交通，實(shí)行“公交優(yōu)先”政策，推動(dòng)了城市公交企業(yè)的改革發(fā)展，為公交企業(yè)加快車輛的更新?lián)Q代創(chuàng)造了條件。

按照北京市2013-2017年清潔空氣行動(dòng)計(jì)劃、北京公交集團(tuán)“十三五”車輛技術(shù)發(fā)展規(guī)劃要求，“十三五”期間北京公交還將淘汰更新12000余輛老舊公交車，預(yù)計(jì)到2020年末，新能源電動(dòng)車和清潔能源天然氣車將超過19000輛（占公共電汽車總量的88%以上）；五環(huán)路內(nèi)（城區(qū)）電驅(qū)動(dòng)公交車達(dá)10000輛，達(dá)城區(qū)車的67%；五環(huán)路內(nèi)天然氣車5000余輛，達(dá)城區(qū)車的23%。

預(yù)計(jì)北京公交運(yùn)營(yíng)車平均NOx為0.72克/千瓦時(shí)，PM接近零排放、為0.00112克/千瓦時(shí)，平均排放水平優(yōu)于國(guó)V水平，接近歐Ⅵ水平（NOx標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)V為2.0克/千瓦時(shí)、歐Ⅵ為0.40克/千瓦時(shí)；PM標(biāo)準(zhǔn)：歐Ⅵ為0.01克/千瓦時(shí)）。

（本文原載2017年《公交前沿技術(shù)展望與新能源公交車使用問題應(yīng)對(duì)》交流研討會(huì)論文集，刊發(fā)作了相應(yīng)刪改）