新能源车辆在北京公交运营使用和维修中的问题及应对

北京公共交通控股（集团）有限公司 王家良 孔维峰 孙 鹏

新能源车辆在北京公交运营使用和维修中的问题及应对

北京公共交通控股（集团）有限公司 王家良 孔维峰 孙 鹏

截至2017年3月末，北京公交集团拥有公共电汽车22901辆，其中：新能源车3812辆（1677辆纯电动车、1233辆双源电动车、40辆插电增程车、862辆混合动力车）；清洁能源车8006辆（5462辆LNG车、2544辆CNG车）；柴油车11083辆（797辆欧VI车、701辆国V车、6501辆国IV车、3084辆国III车）。公共电汽车中的新能源、清洁能源车计11818辆，占公共电汽车总数的51%（其中：电驱动车占12.1%、天然气车占35%、混合动力车占3.9%）。

1 新能源车辆在运营使用中的问题

1.1 纯电动车型

随着北京公交集团充电桩及设施的不断推进建设和运营线网的调整及优化，目前约800辆纯电动车辆投入运营使用，基本使用状况良好，但也存在部分故障影响车辆的正常运行，主要集中在电池及电机故障、整车防水绝缘等方面，在其他故障上主要为车辆DC/DC及DC/AC逆变器故障等。

1.2 混合动力车型

北京公交集团混合动力汽车自2009年6月起陆续投入运营，共计860辆。截止到目前，运行时间最长的车辆已近8年，系统使用基本稳定，节油效果明显，相比于同级别传统燃油公交车辆节油可达20%以上（经验丰富的司机根据路况选择适当油门位置行车，节油可达30%），尾气排放大大降低。

这批混合动力车的主要问题为混合动力系统故障较高，影响了混合动力车型的正常运营，主要表现在以下几方面：

一是混合动力系统故障，主要为变速箱、电子离合执行器、电池风扇逆变器等总成零部件故障；

二是电池风扇故障，导致电池散热不好，温度超高导致车辆无法正常行驶，且存在电池高温安全风险。

三是部分车辆运行到约30万公里时，混合动力系统呈现出部分关键总成寿命到期的迹象。

2 新能源车辆的维修问题

2.1 纯电动车型

以2013年投入使用的某12m纯电动车型作为分析对象，该车型采用永磁同步电机，采用AMT变速箱，动力电池为锰酸锂电池，充电方式为直充模式。自2016年1月1日至2017年3月10日期间，共计发生各类故障167辆次，其中电源类、驱动系统、变速箱、电池系统、冷却系统故障次数及占比见附表。

分析得出，纯电动车型的故障主要集中在辅助电源（变频器、逆变器）和驱动系统，占故障总数的26%以上。

附表

辅助电源故障属于隐性故障，在判断和排除过程中，要求维修人员对各零部件关联性和逻辑关系的掌握能力较强，此类故障也对用电总成的正常运行影响较大，目前急需提高电气元器件的可靠性。

驱动系统的故障占故障总数的13%以上，主要原因是驱动系统及冷却系统出现故障后，一定程度上导致了驱动电机过热故障的出现，使驱动系统的故障增加，冷却系统故障中多数为电子扇可靠性不足、循环水泵等原因导致。

此外，在日常维护和使用中，电动气泵、助力泵系统的运行情况也是检查的重点，当系统出现异响、工作运行时有时无等故障时，需要及时对电动气泵、助力泵及电机进行检查，避免辅助电源的损坏。

2.2 混合动力车型

通过对混合动力车型故障的统计（统计周期: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）变速箱故障所占比例约为47.66%，主要为选/换挡电机故障、变速箱大盖损坏及变速箱总成故障。

（2）离合器故障所占比例约为26.17%，主要为电子离合执行器ECA故障、离合器片损坏、离合器压盘总成损坏及离合器总成故障。

（3）电池故障所占比例约为23.37%，主要为电池风扇故障、高压电池故障，逆变器、高压电池线束故障等。

随着现阶段北京公交混合动力车辆的持续运营使用，高压电池寿命问题和电池容量衰减始终困扰着混合动力车辆的运营效率，增大了维修成本；同时，逆变器内部元器件老化出现电路板烧蚀问题，也是混合动力车型亟待解决的问题。

2.3 充电设施问题

在北京市政府、市科委、交通委、发改委、规划国土委及区政府等各委办局的大力支持下，北京公交集团公司与国网北京市电力公司（以下简称电力公司）共同建立了公交场站充电桩建设工作联动机制，积极推进纯电动公交车发展应用和公交场站充电桩建设。按照车桩配比需求，公交集团公司计划于2015年至2017年期间，在129处公交场站建设充电桩814台。

公交场站充电桩和外电源引入工程建设过程中，面临着一些主要问题制约了充电桩及设施的建设进度，主要表现在临时场站项目办理手续繁多，待建场站受城市规划调整需要另外选址，桥下空间建设充电桩推进困难，外电源引入施工会涉及市区道路占掘、绿化带破复、穿超小区施工，相关单位协调进展缓慢等问题。

3 新能源车辆问题的应对措施及建议

3.1 纯电动车型方面

（1）北京公交集团加强了与整车生产厂、驱动控制系统生产商的技术沟通和协调，加强驱动控制器稳定性和可靠性的研究，尤其是结合北京公交实际运行的路况、工况条件，进一步提升电驱动系统产品的质量和安全性能。

（2）要求在车辆设计和论证阶段，在技术成熟且满足条件的情况下，采取取消AMT变速箱的技术路线，采用电机直接驱动的形式。

（3）对锂电池快换型车辆，在整车生产制造时对电池内外箱的设计要做加强和测试实验，避免车辆运行后期出现电池箱损坏、支架开裂、电池箱极柱烧蚀等使用问题。

3.2 混合动力车型方面

（1）北京公交集团加强了对混合动力系统部分总成及零部件的维护，重点对混合动力系统进行性能恢复，关注电子离合执行器、离合器、变速箱等总成及零部件；采取主动维护，有效避免了系统故障的发生，但是随之带来了维修成本的增加。

（2）鉴于混合动力系统实际运行情况，在制度上要求电子离合执行器、离合器总成，在混合动力车辆运行到30万公里时必须进行强制更换。

（3）根据实际测试，电池风扇的使用寿命约为1万小时，结合混合动力车辆的使用情况，在制度上要求混合动力车辆运行到三年或18万公里时对电池风扇进行强制更换。

4 新能源车辆的发展展望

城市公共交通作为窗口行业，综合反映着一个城市的经济面貌和文明程度。随着国民经济的快速发展、社会的进步和人民物质生活水平的日益提高，人们对城市公共交通提出了越来越高的要求，安全、节能、环保、舒适已成为城市公交客车技术发展的方向。国内各种政策、法规、标准相继出台，促进了客车技术的发展，发展城市公共交通，实行“公交优先”政策，推动了城市公交企业的改革发展，为公交企业加快车辆的更新换代创造了条件。

按照北京市2013-2017年清洁空气行动计划、北京公交集团“十三五”车辆技术发展规划要求，“十三五”期间北京公交还将淘汰更新12000余辆老旧公交车，预计到2020年末，新能源电动车和清洁能源天然气车将超过19000辆（占公共电汽车总量的88%以上）；五环路内（城区）电驱动公交车达10000辆，达城区车的67%；五环路内天然气车5000余辆，达城区车的23%。

预计北京公交运营车平均NOx为0.72克/千瓦时，PM接近零排放、为0.00112克/千瓦时，平均排放水平优于国V水平，接近欧Ⅵ水平（NOx标准：国V为2.0克/千瓦时、欧Ⅵ为0.40克/千瓦时；PM标准：欧Ⅵ为0.01克/千瓦时）。

（本文原载2017年《公交前沿技术展望与新能源公交车使用问题应对》交流研讨会论文集，刊发作了相应删改）