增程式电动客车运行经济性分析

钟文浩，黄红良

（1.惠州经济职业技术学院，广东 惠州　516057；2.惠州亿纬锂能股份有限公司电源系统事业部，广东 惠州　516006）



增程式电动客车运行经济性分析

钟文浩1，黄红良2

（1.惠州经济职业技术学院，广东 惠州516057；2.惠州亿纬锂能股份有限公司电源系统事业部，广东 惠州516006）

摘要：增程式电动汽车除了安全可靠性外，能否在公交领域得到大规模推广应用，增程式电动客车的运行成本，即运行经济性的优势是非常关键的。本文通过测试不同条件下增程式电动客车运营油耗及节油率，与混合动力模式、LNG、燃油车的经济性进行对比，得出在现有政府补贴情况下，9.2m增程式电动客车使用期内累计使用成本最低，较燃油车相比要低39.8万元，在没有政府补贴情况下，与燃油车相比也要低4.8万元，经济性突出，适合规模化推广的结论。

关键词：增程式电动客车；运行；经济性；分析

电动车彻底改变传统燃油车的能源系统，除了需要考虑这一彻底改变带来的安全可靠性问题外，还需要考虑其运行成本。本文将从增程式电动客车的实际节油率入手，分析增程式电动客车的运行经济性。

1　增程式电动客车 （型号：GZ6922PHEV）节油率

1.15000km耐久试验油耗

1.1.1试验条件

载荷种类：砂袋、试验人员；装载形式：按模拟乘客在车内情况分配砂袋；空载：200 kg（试验人员）；半载：1 500 kg（砂袋）+200 kg（人员）。道路条件：样车试验道路以惠州市内 （包括惠城区、仲恺高新区、博罗县、惠东县、龙门县、惠阳等）国道、省道的水泥路面为主，以山路、乡村道路以及坑洼的泥路为辅。试验时间：2013年3月21开始，至2013年5 月30日结束。运行模式：样车以混合动力模式运行。

1.1.2空载耐久试验油耗

在空载、不开空调、混合动力模式条件下，油耗统计见表1，计算得到平均油耗：18.3L／百公里。

表1　空载、不开空调、混合动力模式条件下油耗

1.1.3半载 （1.5t）耐久试验油耗

在半载 （1.5 t）、不开空调、混合动力模式条件下，油耗统计见表2，计算得到平均油耗：20 L／百公里。因没有对比车辆同时运行，因此，无法得出耐久试验条件下的节油率。

表2　半载 （1.5t）、不开空调，混合动力模式条件下油耗

1.22500km模拟公交路试节油率

1.2.1试验条件

载荷类型：砂袋、全程空调、试验人员 （3人）、维修备件；装载形式：按轴荷分配砂袋，布置于车厢内；加载质量：1 500 kg+180 kg（人员）；模拟公交：322公交线路从仲凯高新园区龙旗电子厂，途经陈江人流密集区到潼侨工业区共40站点，单趟44km，平均停车次数为60次，一天运行2趟。运行模式：增程式模式。运行时间：从2013年6月17日开始，至2013年7 月16结束。运行天气状况：以晴、多云、暴雨天气为主，平均最高气温34℃。

1.2.2模拟公交路试平均电耗

因模拟公交路试，一天只运行2趟 （322公交实际运行5～6趟），中间利用外接充电，因此，统计油耗是不科学的。公交路试运行过程中的电耗是通过APU充电量和外接充电量计算得来，能最准确体现模拟公交路试的能耗。表3是运行电耗统计表，计算得出平均电耗：82.5kW·h／百公里。

表3　运行电耗统计表

1.2.3发电量与耗油量的关系

通过5000km耐久试验、2500km模拟公交路试中每天的APU充电量与油耗量的关系，如图1所示，通过直线模拟得到1L柴油发电2.83kW·h。

图1　APU充电量与耗油量的关系图

1.2.4对比车辆 （322线路传统燃油车）油耗

1）对比车辆差异系数仲恺高新区322线路传统燃油车车长是7.7 m（型号：KLQ6770G），其油耗与9.2m燃油车存在差异，其总备质量和空调制冷是主要影响因素。对比分析：①根据动能定律E=1／2mv2，能量消耗与质量成正比，如表4所示，9.2m整车总质量与7.7m差异系数为0.21；②空调制冷耗能差异主要受制冷容积差异影响，而空间主要由车长差异决定，故两者之间的差异系数为0.15；③因空调耗能占总耗能的20％左右，总质量和空调制冷空间影响因子分别为0.8和0.2；④计算两者差异系数为：1-（0.21×0.8+0.15× 0.2）=0.81。

表4　9.2m燃油车与7.7m燃油车的差异系数

2）9.2m燃油车油耗根据仲恺公交提供的322线路7.7m燃油车油耗统计，如表5所示，可得出平均油耗是：30.9L／百公里。

根据9.2m与7.7m差异系数0.81计算，得出9.2m燃油车的平均油耗是：38.1L／百公里。

1.2.5模拟公交路试节油率

1）混合动力模式的节油率半载 （1.5t）、全程空调开启、混合动力模式下，平均电耗是：82.5kW·h／百公里，由APU系统柴油发电率为2.83kW·h／L计算得到，平均油耗是：29.1L／百公里。对比车辆的平均油耗是：38.1L／百公里，计算得出节油率为：23.6％。

2）增程式模式的节油率半载 （1.5t）、全程空调开启、增程式模式 （估算条件：一天运行264 km，单趟44 km，中间以17kW的功率充电15 min，晚上充电25.6kW·h下，平均电耗217.8 kW·h，外接充电46.8kW·h，则由APU系统供电171kW·h，计算平均耗油：22.9L／百公里。对比车辆的平均油耗是：38.1L／百公里，计算得出节油率为：39.9％。

表5　322线路燃油车 （7.7m）油耗

1.3仲恺高新区322线路载客运营节油率

1.3.1试验条件

运营周期：运营时长15天，从2013年9月8日到9 月22日，其中8天采用混合动力模式运行，7天采用增程式模式运行。运营线路：仲恺高新区322公交线路，单程22km，共计40个站点，从龙旗电子厂 （龙旗）到潼侨工业区，在行驶过程中，可根据乘客的需求停靠，最高峰可停靠60次左右。运营排班：6∶40首发，运行12个单程，行程约264km，运行时间15h。

1.3.2混合动力模式下的节油率

通过8天的混合动力模式载客运营，统计得到平均油耗：28.6 L／百公里，如表6所示。对比车辆的平均油耗是：38.1 L／百公里，计算得出实际节油率为：24.9％。

混合动力模式下，实际的节油率 （24.9％）与模拟公交运行所得到的节油率 （23.6％）相当，这也佐证两者数据的可靠性。

1.3.3增程式模式下的节油率

根据7天增程式模式载客运营，统计得到平均油耗：22.8L／百公里，同时平均电耗：17.1 kW·h／百公里，如表7所示。对比车辆的平均油耗是：38.1 L／百公里，计算得出实际节油率为：40.1％。

增程式模式下，实际的节油率 （40.1％）与模拟公交运行所得到的节油率 （39.9％）非常接近，佐证模拟公交运行，设计出的增程模式运行方案是合理的。

表6　混合动力模式下载客运营油耗统计

表7　增程式模式下载客运营油耗统计

1.4惠州7路公交载客运营节油率

1.4.1试验条件

运营周期：运营时长15.5天，从2013年11月13日开始运营，11月29日结束。运营线路：惠州7路公交线路，全程25km，共计56个站点，从惠州学院到田家炳中学。运营排班：5∶50出发，运行16个单程，行程约200km，运行时间16h以上。

1.4.2对比车辆油耗

惠州市7路线公交线路采用国内某大型客车厂8.5m液化天然气 （LNG）客车，因增程式电动客车采用柴油发电，因此需要将8.5mLNG车的百公里耗气量折算成油耗 （以0#柴油进行折算）。

以标准煤的热值 （7 000 kCal／kg）作为基础，计算出1L0#柴油与1kg液化天然气之间的差异系数。

1标方天然气热值是8300kCal，相当于1.186kg标准煤。1kg液化天然气相当于1.42标方天然气 ［计算方法：标准状况下，液化天然气密度是0.45g／cm3（中海油官方数据），即1m3液化天然气质量是0.45t，1m3液化天然气气化600m3天然气，可计算得出1kg液化天然气相当于1.333标方天然气］，因此，1kg天然气相当于1.581kg标准煤。1L 0#柴油的热值是8 160 kCal，相当于1.166kg标准煤。

通过1L0#柴油、1kg天然气与标准煤的对比，可得出两者之间的差异系数：1kg天然气相当于1.356L 0#柴油。

惠州7路公交线路LNG车耗气量 （统计日期：2013 年2月，统计车辆数量：10辆）详见表8。通过天然气与柴油的差异系数，可折算出平均油耗38.1L／百公里。

表88.5m LNG车气耗统计

1.4.3增程式电动客车运营油耗与电耗统计

9.2m增程式电动客车 （型号：GZ6922PHEV）在惠州7路公交线路上实际耗油量与耗电量统计数据详见表9。通过统计，运行过程中充电总计105.2kW·h，平均百公里油耗为22.8L，补电3.8kW·h。

1.4.4混合动力模式节油率

因9.2m增程式电动客车在7路线路上运营过程中不进行外界充电，仅收班后进行少量的外界补电，因此，需要将实际的补电折算为油耗，才能得出真实的混合动力模式油耗。

实际补电3.8 kW·h／百公里，根据1.2.3中，1 L柴油发电2.83kW·h，如果折算成柴油，需要耗油是1.3L／百公里，因此，混合动力模式条件下油耗是24.1L／百公里，节油率为36.7％，相对于322线路实际载客运行节油率 （24.9％）有较大的提高。增程式电动客车最适合在复杂的城市公交工况运行，起停次数越频繁，低速运行区域越大，运行节油率越明显。两者对比分析如下。

1）拥堵程度差异322路在仲恺高新区内运行，大部分行驶在市郊，拥堵程度比较少。7路在惠州市核心区内运行，人流量较大，拥堵程度非常严重，起停也非常频繁。

2）车速差异322路、7路车速统计见图2。从图2中可以看出，322线路车速较高，集中在12～18km／h之间；7路线路停车时间较多，车速较慢，其中在5～ 12km／h之间。

表9　GZ6922PHEV运营油耗与电耗统计表

图2　惠州公交运行车速统计

通过以上分析，惠州7路公交工况较仲恺322线路复杂，起停次数较多、车速较慢，因此，7路公交的节油率要高。

1.4.5增程式模式节油率预估

因7路公交运行起点没有充电条件，因此，根据混合动力模式条件下的油耗，对9.2m增程式电动客车增程式模式条件下的油耗进行预估。

增程式模式运行条件：每天运行8趟，每趟充电15 min（充电电压530 V，电流30 A），收班后充满（40％充电至90％）。

每天运行200km，混合动力模式条件下耗油48.2L，增程式模式运行过程中充电量为53 kW·h，折算省油为18.7 L，因此，增程式电动模式条件下，百公里油耗为14.7L，百公里补电为26.5kW·h，计算得出在复杂的城市公交线路运行，增程式模式条件的节油率为61.4％。

2　9.2m增程式电动客车经济性分析

2.1燃料成本节省

2.1.1混合动力模式燃料成本节省

GZ6922PHEV公交车运行条件：7.2万公里／年（每天运行200km，每年运行360天），运行8年。9.2m增程式电动客车油耗：24.1 L／百公里，对比车型油耗：38.1 L／百公里，以油价8元／L计算得出，与传统燃油车相比，混合动力模式运行，燃料成本节省64.8万元，见表10。

表10　混合动力模式条件下使用年限内燃料成本节省　万元

2.1.2增程式模式燃料成本节省

GZ6922PHEV公交车运行条件：7.2万公里／年（每天运行200km，每年运行360天），运行8年。9.2m增程式电动客车油耗：14.7 L／百公里，电耗：26.5 kW·h／百公里，对比车型油耗：38.1L／百公里，以油价8元／L、电价0.7元／kW·h计算得出，与传统燃油车相比，以增程式模式运行，燃料成本节省97.6万元，见表11。

表11　増程式模式条件下使用年限内燃料成本节省　万元

2.29.2m增程式电动客车运行经济性分析

影响电动客车运行成本的主要因素有三方面：能耗成本、整车购置成本以及电池更换成本。能耗成本按照耗油与耗电 （柴油价格按照7.7元／L，电价按照0.7元／kW·h）计算，百公里能耗均来自实际运行数据；整车成本按整车购置成本 （售价减去政府补贴）来计算；增程式电动车电池使用期为4年来计算。结合三方面的因素，对9.2m增程式电动客车混合动力模式、增程式模式以及9.2m燃油车经济性进行分析，见表12。

表12　不同类型的客车 （9.2m）运行经济性对比

根据使用期内累计使用成本的比较结果显示，增程式电动客车以混合动力模式运行，其使用期内累计使用成本要比燃油车低8.2万元；以增程式模式运行，因节油率优势明显，其使用期内累计使用成本要比燃油车低39.8万元，经济性突出。

即使没有政府补贴，增程式电动客车以增程式模式运行，其使用期内累计使用成本也要比燃油车低4.8万元，适合大规模推广。

3　10.5m增程式电动客车经济性预估

3.110.5m油电增程式电动客车经济性预估

表13是10.5m油电增程式电动客车EREV与纯电动EV、燃油车、混合动力车HEV、LNG车经济性对比。其中燃油车、HEV、EREV的能耗是由9.2 m车 （混合动力节油率为36.7％、增程式模式充电25.6kW·h／百公里）类比而来，EV、HEV（节油率按20％计算）、LNG的数据取行业内平均水平。

从表13中可以看出，在现有的政府补贴情况下，使用期内累计使用成本，增程式最低，其次是LNG客车、混合动力客车和燃油车，纯电动客车使用成本最高。其中增程式电动客车使用期内累计使用成本比燃油车低75.6万元，即使在没有政府补贴的情况下，10.5m增程式电动客车也比燃油车低12.6万元，经济性较9.2m增程式电动客车有相应提升。

表13　不同类型的客车（10.5m油电）运行经济性对比

3.210.5m气电增程式电动客车经济性预估

表14是10.5m气电增程式电动客车EREV与气电插电式PHEV、LNG客车的运行经济性对比，其中气电EREV按照9.2m类比而来，气电HEV节油率按行业内平均水平20％计算，LNG的数据取行业平均水平。

从表14中可以看出，10.5m气电增程式电动客车的使用期内累计使用成本最低，其次是LNG插电式混合动力客车，LNG客车累计使用成本最高。在现有政府补贴情况下，气电增程式电动客车比LNG车低32.1万元，比燃油车低86.3万元，经济性更为突出。增程式电动客车以纯电驱动方式行驶，更接近国家大力鼓励发展的纯电动车，因此，大力发展气电增程式电动客车将有利于新能源汽车的市场推广，更符合政府引导方向。

表14　不同类型的客车 （10.5m气电）运行经济性对比

4　总结

1）测试了不同条件下增程式电动客车运营油耗及节油率。

5000km耐久测试，混合动力模式下，空载、半载条件，油耗分别为18.3L／百公里、20L／百公里。

仲恺高新区322线路 （市郊线路）实载运营，混合动力、增程式模式条件，油耗 （或油耗与电耗）分别为：28.6L／百公里、22.8 L+17.1 kW·h／百公里；节油率分别为：24.9％、40.1％。

惠州7路公交 （复杂城市线路）实载运营，混合动力、增程式模式的油耗 （或油耗与电耗）分别为：24.1L／百公里、14.7L+25.6kW·h／百公里；节油率分别为：36.7％、61.4％。

2）现有政府补贴情况下，9.2m增程式电动客车使用期内累计使用成本最低，较燃油车相比要低39.8万元。在没有政府补贴情况下，与燃油车相比也要低4.8万元，经济性突出，适合规模化推广。

3）现有政府补贴情况下，10.5m气电增程式电动客车使用期内累计使用成本最低，较LNG车要低32.1万元，较燃油车要低86.3万元，经济性进一步凸显。

4）增程式电动客车以纯电驱动方式行驶，更接近国家大力鼓励发展的纯电动车，因此，大力发展气电增程式电动客车将有利于新能源汽车的市场推广，更符合政府引导方向。

参考文献：

［1］CJ／T 267-2007混合动力电动城市客车［S］.

（编辑杨景）

中图分类号：U469.72

文献标识码：A

文章编号：1003－8639（2016）05－0001－06

收稿日期：2015-12-11

作者简介：钟文浩，男，车辆工程硕士，汽车高级讲师，研究方向为汽车检测与维修专业教学与研究；黄红良，男，电化学博士，研究方向为电动汽车动力电池系统研究与开发。

Operating Economic Analysis of Range-extended Electric Bus

ZHONG Wen-hao1，HUANG Hong-liang2
（1.Huizhou Economics and Polytechnic College，Huizhou 516057，China；2.Power system division，Huizhou EVE Energy Co.，Ltd.，Huizhou 516006，China）

Abstract：To make range-extended electric bus get large scale promotion in public area，except security and reliability，the operating economic efficiency is very critical.This paper tests the fuel consumption and fuel saving ratio of range-extended electric bus，and compares economic efficiency of it with hybrid-power，LNG and fuel-driven vehicles.The results show that，at current government subsidy rate，9.2 m range-extended electric bus has the lowest accumulated operating cost，which is￥398k lower than fuel-driven vehicles.Even without the government subsidy，its cost is still￥48k lower.Thus the range-extended electric bus is economic efficient and suitable for large scale promotion.

Key words：range-extended electric bus；operating；economic efficiency；analysis