纯电动公交车驾驶行为与能耗关系的统计分析
时间:2021-03-02 15:56来源:北京理工新源 作者:BITNEI
引言：能耗是衡量纯电动公交车的重要性能指标，它影响着车辆的续航里程，进而更会影响到公交公司的运营成本。本文将通过对车辆运行过程中驾驶员操控动作、车辆运行特征与能耗数据的统计和相关性进行分析，提出影响车辆能耗的驾驶行为因素及相关建议。
1.数据收集
1.1试算车辆的选取
试算车辆的属性要尽可能一致，只有驾驶人员不同，这样的试算结果才能准确反映驾驶行为因素对能耗的影响。该试算所用的车辆隶属于同一车队，统一线路，统一车型。
1.2数据的获取
通过某市公交集团协调其生产系统软件供应商，获取了多辆车的历史运营状态的多趟次信息，其中包括：动力电池的电压、电流和SOC、电机控制器输入的电压和电流、驱动电机的电压、电流、转速和扭矩、刹车和油门的开度、开关量、速度、累计行驶里程以及制动能量回收等数据。
2.统计结果及分析
通过对多组公交循环数据的处理分析，驾驶行为、零部件、车辆各特征数据等与能耗数据之间的相关性影响因素逐渐清晰。试算结果表明,车辆加速过程中的急加速次数、急制动次数、猛加速起步次数、加速后瞬时制动次数、加速-制动-加速次数、车辆行车过程中处于制动状态的时间百分比、车速的大小等因素都对能耗特性有明显影响，具体分析如下：
2.1加速度对能耗的影响
正向加速度即车辆加速过程中沿车辆行进方向的驱动加速度，负向加速度即车辆制动减速过程中沿车辆行进方向的制动加速度。从试算结果得出，平均正向加速度与电机能耗关系是正相关，正向加速度越大，说明驾驶员快踩、深踩油门的次数越多，车辆处于急加速的状态越多。
相反可知，车辆的平均负向加速度绝对值越大，电机的平均能耗越高；平均负向加速度绝对值越小，电机的平均能耗越低。二者的相关性是负相关。平均负向加速度的绝对值越大，意味着车辆处于深度刹车的次数比较多，时间较长。处于深度刹车时虽然车辆的一部分动能被电机回馈发电，但由于此时电机工作在效率较低的高负荷区，深度刹车时电机回收能量较少，浪费的能量较多。因此，车辆的平均负加速度绝对值越大，电机能量损失越大，车辆的能耗特性越差。
实际车辆运行数据试算统计发现，平均正向加速度较大的车辆其负向加速度绝对值通常也较大，这种通过频繁的加速、减速动作控制车辆行进速度的驾驶习惯会导致电机系统的能量损耗较高，而且深度刹车时气动制动系统会介入工作，整车动能最终会被制动盘吸收转化为热能浪费掉，导致整车能耗升高。
2.2制动时间百分比对能耗特性的影响
由测算结果可知，制动时间百分比与电机能耗相关性是正相关，制动时间百分比越大，电机能耗就越高；制动时间百分比越低，电机能耗越低。
制动时间百分比越大，说明车辆制动状态的机会越多。制动过程虽说伴随着电机能量回馈，但由于电机的效率不可避免地存在着能量损耗，电机系统会浪费掉较多的能量。另外，深度刹车时一部分车辆动能被气动制动系统吸收转化为热能消失；车辆制动次数多，会消耗掉较多的压缩空气，电动空压机的负载率会升高，同样会引起车辆能耗的增加。因此制动时间百分比大的车辆能量损耗、损失机会多，车辆能耗高。
2.3平均车速对能耗特性的影响
由试算结果得出，平均车速与阻力功耗相关性关系是正相关，平均车速越高，运动阻力功耗数值越大，平均车速越低，运动阻力功耗数值越小。
3.结束语
不同的驾驶习惯对于纯电动公交车的能耗有显著影响，不良驾驶习惯的能耗要比良好驾驶习惯的能耗高于30%左右。因此，通过必要的驾驶技能提升课程培训和适当的激励机制，可以引导不良驾驶习惯的司机逐步改善驾驶习惯，使其所驾驶车辆能耗逐渐趋向于较为合理和经济的水平，从而达到降低公交公司整体车辆运营成本的目的。
