網站首頁 |
分會介紹 |
組織機構 |
學術活動 |
國際交流 |
信息發布 |
通知公告 |
重要新聞 |
行業信息
技術前沿 |
評獎系統 |
項目實例 |
編輯出版 |
論 文 庫 |
專家觀點 |
軌道交通 |
友情鏈接 |
聯系我們
學術活動
學術會議
科普工作
標準規范
課題研究
最熱新聞
 
中國土木工程學會城市公共交通分
【宜昌】公交:發展BRT 助推
【北京市】編制電動汽車充電規程
對交通模型的數學思考
人民日報:"互聯網+"讓出行更
2014年交通運輸行業發展統計
全國最長(18米)純電動公交車
廣州交委發起關愛一線公交司機公
詳細介紹 您現在所在的位置:首頁 >> 學術活動 >> 課題研究 >> 詳細介紹
【講堂】王小磊:純電動公交車的運行與維護(附PPT)
作者: 來源:
 王小磊 公共交通資訊 今天

點擊藍字,一鍵關注 

走進《公共交通資訊》,及時掌握公交領域的行業政策、管理理論、科技信息、專家觀點和先進經驗... ...


王小磊:高級工程師,曾經任重慶市公共交通控股(集團)有限公司電車公司總工程師、BRT公司書記兼副總經理、公交維修公司總經理、恒通客車顧問等。現任吉爾吉斯斯坦共和國史德洲(Шыдыр Жол Кей Джи)有限責任公司總機械師。


純電動公交車的運行與維護

王小磊

 

  摘要:純電動公交車(簡稱:電動車)技術已經逐漸成熟,并開始成為城市公共交通的主力。由于電動車的特殊結構,其運行與維護(運維)也成為熱門話題,本文擬從公交使用者的角度,對電動車的運維進行討論。

  1.純電動車的主要部件

作為電動車的使用者,不需要刻意的弄明白電動車完整的理論,對可能影響安全使用的主要部件,還是要掌握一些必須的知識,以幫助安全、合理的使用與維護。

1.1 儲能器

傳統公交車的能源就是油箱(或氣罐),電動車就只能用儲能器了,目前電動車的儲能器分別由電池、超級電容等組成,這里僅對電動車常規配置的儲能設備進行簡要介紹:

1.1.1 電池

因為能量密度、價格等因素影響,電池仍然占據著電動車儲能器的主導地位,對此就目前常用的幾種電池作一簡介:

a) 磷酸鐵鋰:磷酸鐵鋰是磷酸鐵鋰離子(LiFePO4)電池的簡稱。磷酸鐵鋰電池的標稱電壓是3.2V、終止充電電壓是3.6V、終止放電壓是2.0V。由于各個生產廠家采用的正、負極材料、電解質材料的質量及工藝不同,其電池的容量可能有10%~20%的差異。磷酸鐵鋰電池的能量密度為:150Wh/kg;溫度使用條件:充電時10℃~55℃;放電時20℃~60℃。

b) 三元:三元聚合物鋰電池是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰(Li(NiCoMn)O2)三元正極材料的鋰電池,簡稱三元電池。與磷酸鐵鋰相比,三元鋰電池的能量密度(220 Wh/kg)高些,低溫性能、體積、放電線性均較好。但穩定性較差,遇突發事件(碰撞、水、高溫等)較磷酸鐵鋰更可能產生明火。隨著電池技術的發展,各種三元電池產品趨于成熟。今年6月6日工信部發布的第69批《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》中,配置三元電池的電動車占了69%。

c) 鈦酸鋰:鈦酸鋰電池(LTO)是一種用作鋰離子電池負極材料-鈦酸鋰,可與錳酸鋰、三元材料或磷酸鐵鋰等正極材料組成的鋰離子二次電池。鈦酸鋰電池具有較好的溫度性能(-40℃~+60℃)和高安全性、高穩定性、長壽命等優點。其最大的劣勢是能量密度低(170Wh/Kg),成本高。

1.1.2超級電容

超級電容是從上世紀七、八十年代發展起來的。是一種介于傳統電容器與電池之間,主要依靠雙電層和氧化還原電容電荷儲存電能。超級電容器的充放電過程始終是物理過程,基本沒有化學反應。因此性能是穩定的,與完全利用化學反應的電池不同。超級電容既能像靜電電容一樣具有很高的功率,又能像電池一樣具有很大的電荷儲存能力,使得這兩種元件之間找到了一種最佳結合點。由于其放電特性與靜電電容更接近,所以仍然稱為“電容”。超級電容使用環境的溫度范圍寬(-40℃~+70℃),比一般電池的-20℃~60℃具有明顯優勢;但能量密度較低(41Wh/kg),以及價格與電池相比較高,都是其硬傷。

1.2 電控

在電動車上,通常將管理電池中的電能與電機之間的流向、傳遞速度;并且還能控制剎車時回收的能量通過發電機給電池充電以及為電動車充電的稱為功率控制單元(Power Control Unit,PCU)。PCU是電動車最復雜的部分,它包括:整車控制器、電池管理系統(BMS   )、電機控制器,這些控制器、BMS由車載計算機局域網(CAN)連接起來進行工作

a) 整車控制器:據車輛的不同狀態,以及“油門(加速踏板)”、剎車(制動踏板)等信號源,通過協調各控制器的工況來滿足車輛行駛的需求,其作用就是電動車的“大管家”;

b) BMS電池管理系統是通過對車載電池的測量,來防止或避免電池過放電、過充電、過溫等異常狀況出現。近年來,新技術的不斷運用,BMS的功能有較大的擴展(如電池的:安全預警、熱管理等);

c) 電機控制器:通過接收整車控制器的指令,控制驅動電機的扭矩、轉速和轉動方向,來完成起停、加減速,爬坡、巡航等功能。并且兼具制動時,制動時回收制動能(再生制動器)的功能。

2.選型與運行

2.1 選型

“里程焦慮(Range anxiety)”似乎是電動車的短板,實際上對定線往返行駛的的電動車而言是相對的。在具備充電電源條件的場站(如有些城市的無軌電車整流站附近),或者在具備“分布式”充電的條件時,就可以選擇配裝鈦酸鋰電池或者超級電容等“快充”儲能器。反之就只能選擇三元或磷酸鐵鋰等“慢充”儲能器。因此,電動車儲能方式的選擇,在購車前的規劃與選型非常重要,其它公交車就沒有如此突出。作為電動車的最終用戶,也沒有必要刻意的去理論“快充”與“慢充”,適用就最好。

2.2 運行

a) 智能化:按照《GB/T32960.1-2016 電動汽車遠程服務與管理系統技術規范》電動車智能化管理系統已經成為標配,。如果將電動車儲能器容量消耗數據與遠程管理系統連接起來,在儲能器電量即將消耗至最低值時,及時提醒駕駛員并為其制定充電位置,使車輛不因為過度放電而損傷儲能器元件。實現這些功能,只要對軟件進行調整即可,但對于公交用戶卻能起到減少空駛里程和“待班”時間,對于采用“快充”方案的電動車尤為重要。

b) 應急預案:雖然在采購電動車前,對車型是否適應該線路(路況、涉水、坡度等)、該車(儲能器)續航能力是否滿足運營條件(開空調、超載)等都有規劃。但遇突發事件可能引起路堵(如果湊巧又是極端天氣情況),可能使電動車的電量儲備不能維持到下一個客運高峰結束,將導致片區或線路公共交通運力不足,要求公交企業必須根據當地的實際情況制定相應的應急預案來進行補救。

3.維護

由于電動車生產商都有包8年的約定,其它機械部件的維護,對公交企業而言應該是“駕輕就熟”。因此,與傳統車相比,電動車的日常維護相對簡單。不過,一些關鍵部件的日常維護卻是不能忽視的:

3.1 充電搶

按照國家標準(GB/T20234.3),我國采用9個接觸點的充電槍,在使用過程中,有大電流通過的DC+、DC-觸頭接觸部最容易因各種原因燒蝕如果一臺充電機的這類觸頭出現輕微燒蝕,則可能導致惡性循環,使整個車隊以及使用該充電機的所有電動車的充電座損壞,因此檢查充電槍觸頭(包括插座)完好,應成為電動車充電前必須的工作,一經發現觸頭損壞應立即更換。

3.2 熱管理

此處的熱管理是從使用的角度,在遇到突發事件、環境等因素影響,可能導致電動車運行溫度超過容許的溫度時的管理。電動車是屬地化運行的,對于公交用戶而言,除了在購車時將所在地區的環境條件告知整車廠外,還應在使用時注意,不能使儲能器溫度過高。高溫下運行,最危險的就是儲能器,一旦出現高溫預警,應立即停車檢查,否則可能導致火災事故。

4.發展趨勢

4.1 一體化PCU

行業內已經出現不少對整車控制器與BMS功能進行整合,以及PCU一體化的成功案例,其充電過程與于無軌電車輔助能源系統充電系統,充電流程中的通信在系統內完成,可以不用充電槍,比較方便的直接用外接直流電源充電。由此避免了充電接口觸頭燒蝕的故障,充電操作更安全、快捷,也更容易實現智能化。

4.2 碳化硅

自電動車誕生起,PCU的核心部件一直是采用的IGBT(絕緣柵門極晶體管Insulated Gate BipolarTranslator)。近年來已出現被SiC(碳化硅Silicon Carbide)取代的趨勢,相比傳統的IGBT,SiC的器件的關鍵區別是其WBG (寬禁隙,Wide Band Gap)技術,SiC的帶隙較傳統IGBT大三倍多。采用SiC的PCU:能夠阻擋更高的電壓、具有更低的寄生電阻和小得多的物理尺寸、還具有更快的開關速度。采用SiC的PCU具有更高的轉換效率、在200℃高溫下仍能正常工作。更輕、更小的設備重量減少,減少汽車自身重量帶來的能耗。碳化硅所具備的這些優點,也為一體化PCU提供了有利條件。目前阻止其廣泛使用的瓶頸是成本,隨著技術研究的深入和制造工藝的創新,其成本會有所下降,即便是在現今高成本的情況下,汽車級SiCd 節能20%的吸引力,仍然在吸引用戶和制造商躍躍欲試。

4.3 燃料電池

燃料電池的基本原理在此就贅述。目前的燃料電池電動車的動力系統,其實采用的是“燃料電池+鋰電池”,燃料電池將氫氣轉化成電能,但不能將多余的電能儲存起來,所以需要鋰電池來儲能,以滿足電動車快速啟停的需求。所以,在燃料電池電動車上,鋰電池與具有輔助能源的無軌電車上的電池類似的功能。對使用者而言,在某種程度上,現在的電動車運維經驗同樣可以用于燃料電池電動車。

5.小結

因為沒有內燃機,相對于傳統公交車,電動車運維的復雜性看似少得多,但是運維的技術含量卻較高。由于電動車與傳統公交車在設備技術上的不同,需要管理的參數與設備多而復雜,而且小的電氣故障蔓延到大事故的時間可能相當短,靠人工幾乎不能完成。只能通過智能系統來就管理,隨著基礎技術環境的發展,電動車技術也會隨之不斷更新,公交人應順勢而為,升級自身的業務水平,才能讓電動車的運維滿足城市公共交通不斷變化的需求。

相關評論


版權所有:中國土木工程學會城市公共交通學會 地址:上海市吳中東路555號 電話:021-34771755 傳真:021-34771750
運營管理:重慶市公共交通控股(集團)巴驛公共交通站場管理公司 地址:重慶市渝中區民生路329號 電話及傳真:023-63816719 技術支持:光榮網絡
澳门赌博APP