纯电动公交车的六环节能操作法研究

摘要：随着全球对可持续发展和环境保护意识的增强，纯电动公交车作为绿色低碳公共交通模式正在全面推广，然而，纯电动公交车的推广也面临着挑战，如充电基础设施的建设成本高昂、续航里程低、电池回收处理问题等。六环节能操作法旨在通过科学管理和操作流程，能够优化纯电动公交车的运营效率，降低运营成本，同时确保动力电池的安全使用，因此对纯电动公交车的六环节能操作法进行研究，以供参考与借鉴。

关键词：纯电动公交车；充电；驾驶；维保

中图分类号：U461 收稿日期：2024-09-29

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.12.035

1 前言

随着全球能源危机的加剧和环境污染问题的日益严峻，纯电动公交车作为公共交通领域的一次重大技术革新，正逐渐成为城市交通发展的新趋势。根据国际能源署（IEA）的报告，全球交通运输部门的能源消耗占全球总能源消耗的近1/3，而其中道路交通又占据了绝大部分。因此，推动纯电动公交车的发展，不仅有助于减少化石燃料的依赖，降低温室气体排放，还能改善城市空气质量，提升市民的生活质量。

2 纯电动公交车的技术优势与挑战

随着全球能源危机和环境污染问题的日益严峻，纯电动公交车作为一种清洁、高效的公共交通工具，其技术优势在多个方面都得到了体现。首先，纯电动公交车相较于传统燃油公交车，能够显著降低尾气排放，减少城市空气污染。其次，纯电动公交车在运行成本上具有明显优势，电动机的能效远高于内燃机，使得每公里的能耗成本大幅降低。以广州巴士集团为例，同一车长段的纯电动公交车的能耗成本仅为传统柴油公交车的30%。

然而，纯电动公交车在技术上也面临挑战，如电池续航里程有限、充电基础设施不足以及初期投资成本较高等问题。为应对这些挑战，公交企业需要充分发挥纯电动公交车节能潜力，从多个环节进行系统性的综合管理，通过优化充电、驾驶、维护、故障诊断、能量回收和组织运行等6个环节，提升纯电动公交车的整体性能和运营效率。

3 六环节能操作法综述

3.1 六环节能操作法定义

六环节能操作法是一种针对纯电动公交车运营和维护的系统化管理方法，它将整个电能使用过程细分为6个关键环节，每个环节都旨在优化电能的使用效率和保障车辆的安全运行。以充电环节为例，通过精确计算和分析，可以确定最佳充电时间、充电量以及充电频率，从而延长电池寿命并减少能源浪费。例如，根据某研究数据，合理安排夜间低谷时段充电，对比高平峰充电可降低成本40%以上。在驾驶环节，通过实施电能管理，司机可以实时监控车辆的能耗情况，采取节能驾驶策略，如平稳加速和减速，以提高电能使用效率[1]。

3.2 “六环节能操作法”机理

在充电环节，通过采用智能充电技术，可以实现对电池状态的实时监控和充电过程的精确控制，从而延长电池寿命并减少充电时间。在驾驶环节，通过电能管理系统的应用，司机可以实时监控车辆的能耗情况，采取节能驾驶策略，如合理利用再生制动系统，以提高电能使用效率。在维护环节，标准化的三电系统检查流程确保了车辆的稳定运行和三电系统的长期可靠性。提前预判诊断三电系统潜在故障，减少车辆突发故障情况，利用大数据分析、AI等智能应用于故障诊断环节。

能量回收环节的优化策略，如优化车辆制动能量回收系统等，不仅可以明显提高能量回收效率，而且可以降低能耗。组织运营环节，通过智能调度系统，配合机务联动，对每台车辆的实际运行期间电能情况进行实时了解与掌握。六环节能操作法的实施，不仅提升了纯电动公交车的运营效率，也对环境保护和可持续发展产生了积极影响。

4 纯电动公交车六环节能操作法内容分析

4.1 纯电动公交车充电环节

工作人员在日常工作中需要对充电环节的实际操作流程进行精准控制，从而真正实现电能利用最大化和运维成本最小化，是六环节能操作法中的重要环节之一。例如，工作人员可以在工作环节中对智能充电系统进行有效利用（图1）。借助该系统工作人员可以对车辆的充电时间进行优化，降低车辆在充电站的等待时间，以此来切实提升车辆运行效率。同时也可以借助高效率充电设备，例如快速充电器等，从而在短时间内为车辆提供充足的电能，保证车辆可以在规定时间内返回运营线路。并且工作人员还可以借助精细化管理流程，对“一线一充电规划”进行优化分析。除此之外，管理人员可以科学合理地规划充电站，盘活充电网络，全方位多角度的对充电资源进行挖掘，多多利用外部免费场站以及综合场站[2]。

4.2 纯电动公交车驾驶环节

在纯电动公交车的运营过程中，驾驶环节不仅是保证车辆安全运行的重要基础，而且是六环节能操作法中的关键一环，更是延长车辆电池使用寿命的关键内容。管理人员通过利用车辆CAN数据进行精细化的电能管理工作，可以对车辆的动力系统进行动态化监控以及优化处理，以此来满足节能减排的基本要求。

例如，可以通过对每一条运营线路上的路况以及交通信号进行分析，并通过大数据分析模拟计算该条线路驾驶员应该实施的最为经济的驾驶模式，如什么路段应该采取多少的时速，什么地点应该适当的减速或是加速等，并在动能回收系统的帮助下，将车辆制动能力转化成为电能，存储至电池之中，从而完成驾驶环节的节能工作。

同时，管理人员还可以制定并推行《驾驶员节能操作指南》，其中需要涵盖车辆启动至收车各个环节的节能操作方法，不断培养巩固驾驶员的节能意识、工作责任心。在确保车内温度舒适的同时节约能源，驾驶员应科学运用空调系统，夏季高温或雨天行驶时建议每次通风不少于10 min，停车期间可利用空调外循环方式进行换气，而在室外气候宜人时应关闭空调，通过开窗自然换气。

此外驾驶习惯也很重要，应避免急加速与急刹车，采用平稳控制车速的方法，如轻踏电门、加速少用力一些、维持合适车速、提前松脚刹车、多利用滑行减少能耗，这样既保证了驾驶安全，又实现了能量的合理分配和消耗。

4.3 纯电动公交车维保环节

维保环节是保证纯电动公交车安全高效运行的重要内容，通过维保环节，维修人员可以对车辆驱动、空调等主要用能系统进行定期的检查，从而及时发现车辆的潜在故障以及性能下降等问题，以此来规避因车辆主要用能系统故障所导致的车辆停运问题。

为确保纯电动公交车的高效运行，维护过程集中于3个关键领域，分别为电池组状态、电机控制系统和高压电缆绝缘性能，通过先进诊断工具与大数据分析，可以精准预测电池寿命，优化用能系统的维护周期。此外建立全面的车辆维护保养（维保）管理体系对提升运营可靠性至关重要。

随着电动公交车普及，必须投资于规范化维保车间，升级设施以适应新能源车辆的特殊需求，从而保障安全高效的车辆服务。引入新能源车辆专用维修设备，最大限度地提高车辆维保效能。并且，还可以针对车辆制定保养计划，提高维保工作技术标准，全面保证车辆维保工作的顺利进行。

除此之外，维修人员还需要做好车辆动力电池系统维护与检测工作。车辆每行驶3万km或是驾驶6个月必须进行一次全面维护。同时，也可利用车场停车时间，对车辆动力电池进行高、低端均衡的定期维保工作。

高端均衡养护具体如下：当车辆在末端充电SOC时，电池电量自动均衡到100%后才能完成。一次高端均衡保养的时间是20～30 min，如果车辆长期不做保养，其高端均衡时间会更长一些。低端均衡保养如下：当控制电池电量在25%～40%时，会出现静止停车现象，需要将全车电源关闭，重新充电。车钥匙开到ON挡，但高压开关不启动，收音机、车载空调和其他用电装置全部熄火。车辆保持该状态11～14 h后，停车关电，并对将其再次充满电即可[3]。

4.4 纯电动公交车故障诊断环节

故障诊断环节的三电系统检测通常包括电池管理系统（BMS）、控制器等关键部件的监控，以及充电系统。深入分析电气系统的运行状态，结合机器学习算法，利用数据采集和分析技术预测潜在的故障点。例如，通过分析历史故障数据，可以构建故障预测模型，当系统检测到与历史故障模式相似的异常数据时，能够提前发出预警，从而采取预防性维护措施。

此外，故障诊断环节的三电系统检测还应结合实际运营情况，如车辆的行驶里程、载客量、环境温度等因素，进行综合评估。例如，有研究表明，温度过高或过低会加速电池老化，从而影响电池的使用性能，而环境温度对电池使用性能的影响是显而易见的。

因此，保证纯电动客车的三电系统始终处于最佳工作状态，通过对电池温度的实jBLXDez4myoGjqZeK5Inug==时监测，并结合车辆的运行数据，及时进行保养或更换，可以对电池的健康状况进行更准确的评估。

4.5 纯电动公交车能量回收环节

纯电动公交车通过采纳先进再生制动技术，在减速或制动时可将机械动能有效转化为电能，并回充至电池，极大提升能量循环的效率。如某研究所经过优化的能量回收系统能让公交车在城市运行周期中实现约15%的能耗下降，不仅减少对外部电源的依赖，还延长电池的使用寿命。

为确保在各种驾驶条件下都能达到最佳的能量回收效率，可以借鉴丰田普锐斯混合动力车的经验，精准调节电动机和电池管理系统，进一步结合大数据和机器学习算法来细化能量回收策略，实现针对不同驾驶模式和路线特征的个性化、动态调节，促进节能效果的最大化，不仅响应了绿色出行理念，也为城市公共交通系统带来经济和环境双重利益[4]。

4.6 纯电动公交车组织运营环节

管理人员需要尽可能地降低纯电动公交车的技术局限性，对车辆场站、运调管理以及车辆维护等方面进行综合考量，并对工作日和节假日的车辆充电时段以及位置时间等要素进行全面分析，最大限度地降低车辆技术局限，保证车辆运行可以满足客流高峰期的基本需求，组织运营调度如图2所示。

5 六环节能操作法效益分析

纯电动公交车的推广使用，对环境效益的正面影响是显著的。以六环节能操作法为指导，纯电动公交车在运行过程中实现了零尾气排放，有效减少了城市空气污染。通过优化充电环节和能量回收环节，纯电动公交车的能源利用效率得到提升，进一步降低了对化石能源的依赖。

例如，通过采用智能充电系统，可以实现夜间低谷时段充电，不仅节约了能源成本，也缓解了电网负荷。在环境效益分析中，还应考虑六环节能操作法对城市噪音污染的缓解作用。纯电动公交车运行时的噪音水平远低于传统燃油车，有助于改善城市居民的生活质量。

除此之外，六环节能操作法在能量回收环节的优化策略，不仅提升了电能的循环利用率，还为运营企业带来了额外的经济效益。纯电动公交车在刹车时可以将一部分动力通过能量回收系统转化为电力，重新回到电池里。据研究，这一过程可以提高约10%的电能使用效率。六环节能操作法正是通过提高能量回收效率，实现了边际成本的降低，从而提升了整体的经济效益。

6 结语

纯电动公交车的市场前景与政策环境紧密相连，六环节能操作法的应用将有助于推动纯电动公交车行业的健康发展，实现绿色交通的长远目标。因此，在日常工作中，各级管理人员需要切实落实好六环节能操作法，并对其进行不断优化，以此来全面提高纯电动公交车运行效能，满足当前节能减排的基本需求。

参考文献：

[1]李跃华.纯电动公交车高压系统的安全分析及预防措施[J].城市公共交通，2024（8）：37-40.

[2]胡磊，余昆.襄阳公交动力电池主动均衡修复容量创新突破[J].人民公交，2024（11）：28-30.

[3].助力城市绿色低碳改善公交出行环境 南京公交750辆纯电公交车陆续上线[J].城市公共交通，2024（2）：77-79.

[4]武兴荣.考虑制动能量回收影响的纯电动公交车主减齿轮疲劳寿命分析[D].西安：西安理工大学，2024.

作者简介：

徐桂江，男，1975年生，工程师，研究方向为道路运输新能源车辆应用、维护技术规范、节能环保管理。