纯电动公交车 怎样充电最有利

　　当前纯电动公交车电能补充中的问题：

　　纯电动公交车具备节电、省油、低排放优势，是“十城千辆”示范运行的重要车型。在现今动力电池比能量下，合理设计里程仅约150公里，实际上，大部分城市公交车每天行驶里程为200至300公里，电池夜间所充电能不能满足日常行驶需求，白天不得不继续补充电能。

　　有人认为北京2008年奥运会锂电池公交车所用“换电”方法，可作为成功典范在城市公交车中推广应用，但笔者认为此方法存在明显缺点：换电站建设费用高，占地面积大，需增加50%的备用轮换电池，运行维护成本高，车上电池箱设计复杂，线端反复接拆隐患多，故用于商业运行的经济效益不高。

　　快速充电似乎也很有吸引力，而实际上有三个问题不容忽视：一是快速充电会对电池寿命造成严重影响，使电池原本难与车辆“白头偕老”的问题更加突出;二是快速充电要用大功率，对电网冲击大，以12米公交车为例，装配2.2吨电池，蓄电200千瓦时，如以6C倍率充电，电网将承受高达1200千瓦负荷的陡然起落，这会严重影响电网的供电质量;三是要建造大容量充电器，不仅难度大，而且耗费高。

　　由车载发电机补充电能的增程式公交车，相信未来会得到快速发展。现在仍需要研究解决纯电动公交车如何补充电能更加有效的问题，因此，笔者提出了锂离子电池公交车在车站补充电能的新思路。

　　本文提出的方法之一，可用一句话概括：“白天间歇补电”。纯电动公交车的电池组可以在夜间以小倍率充电，白天每行驶一个往返行程后利用驾驶员在起点站休息的时间充电一次。(如有条件，也可在终点站再利用更短的时间充电一次)。

　　以电池组蓄电容量为200度的12米公交车为例，如果出车来回一次用电40度，占电池容量的20%。以1C倍率充电，直流功率为200千瓦，用12分钟可补电40度，公交车电池组就可保持原有荷电态继续运行。起点站间歇补充电能的优点可以概括为：1.在停车场建充电器，不必另占土地;2.不需要复杂的换电设备和周转电池，建设和运行费用低;3.电池组常在“半充/半放”状态下工作。

　　如将电池组的荷电态(SOC)始终控制在70%至30%之间(甚至是60%至40%之间)进行“半充/半放”运行，即以电池50%SOC为基准线的“半充∕半放”，则好处很多：1.内阻最小、发热量小、能量转换效率高;2.不过充、安全有保障;3.不过放、循环寿命长;4.淡化了电池组内各电池的不一致性问题;5.可减轻电源管理系统负担。

　　上述方法的缺点是“谷电”使用的很少(最后收车后的充电可用“谷电”)，主要用的是高峰电。

　　本文提出的方法之二也可用一句话表示：“夜间缓慢充电为主，白天间歇补电为辅”。纯电动公交车的电池组在夜间以小倍率充电至荷电态80%，白天每行驶一个来回后利用驾驶员在起点站休息的时间以1C倍率充电一次，用6分钟可补电20度，公交车电池组荷电态每次降低10%。就全天而言，荷电态控制在80%与20%之间，然后，再在夜间以小倍率充电从荷电态20%充至80%。

　　此法除具有上述优点外，还将每次的补电时间缩短到6分钟，四次共用峰电80千瓦时;而夜间充电的“谷电”用量占60%，有利于降低运行成本和电网调峰。

荷电态% 第一次 第二次 第三次 第四次 第五次 每次用电20%，前四次后每次充电10%
（即20千瓦时） 80-60           70-50           60-40           50-30           40-20

　　如果每次出车的行驶里程，或每天出车次数不同于上表的设定，则可根据具体情况参照上表的原则自行设计。如能将电池组的荷电态控制在75%与25%之间，则可能更有利于延长电池的寿命。

　　(本文作者系中国工程院院士，一直从事高能密度二次电池、超级电容器等研究开发，是中国高能二次电池-锂硫电池的开拓者)