純電動公交車具備節(jié)電、省油、低排放優(yōu)勢，是“十城千輛”示范運(yùn)行的重要車型。在現(xiàn)今動力電池比能量下，合理設(shè)計里程僅約150公里，實際上，大部分城市公交車每天行駛里程為200至300公里，電池夜間所充電能不能滿足日常行駛需求，白天不得不繼續(xù)補(bǔ)充電能。
有人認(rèn)為北京2008年奧運(yùn)會鋰電池公交車所用“換電”方法，可作為成功典范在城市公交車中推廣應(yīng)用，但筆者認(rèn)為此方法存在明顯缺點(diǎn)：換電站建設(shè)費(fèi)用高，占地面積大，需增加50%的備用輪換電池，運(yùn)行維護(hù)成本高，車上電池箱設(shè)計復(fù)雜，線端反復(fù)接拆隱患多，故用于商業(yè)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益不高。
快速充電似乎也很有吸引力，而實際上有三個問題不容忽視：一是快速充電會對電池壽命造成嚴(yán)重影響，使電池原本難與車輛“白頭偕老”的問題更加突出;二是快速充電要用大功率，對電網(wǎng)沖擊大，以12米公交車為例，裝配2.2噸電池，蓄電200千瓦時，如以6C倍率充電，電網(wǎng)將承受高達(dá)1200千瓦負(fù)荷的陡然起落，這會嚴(yán)重影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量;三是要建造大容量充電器，不僅難度大，而且耗費(fèi)高。
由車載發(fā)電機(jī)補(bǔ)充電能的增程式公交車，相信未來會得到快速發(fā)展?，F(xiàn)在仍需要研究解決純電動公交車如何補(bǔ)充電能更加有效的問題，因此，筆者提出了鋰離子電池公交車在車站補(bǔ)充電能的新思路。
本文提出的方法之一，可用一句話概括：“白天間歇補(bǔ)電”。純電動公交車的電池組可以在夜間以小倍率充電，白天每行駛一個往返行程后利用駕駛員在起點(diǎn)站休息的時間充電一次。(如有條件，也可在終點(diǎn)站再利用更短的時間充電一次)。
以電池組蓄電容量為200度的12米公交車為例，如果出車來回一次用電40度，占電池容量的20%。以1C倍率充電，直流功率為200千瓦，用12分鐘可補(bǔ)電40度，公交車電池組就可保持原有荷電態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。起點(diǎn)站間歇補(bǔ)充電能的優(yōu)點(diǎn)可以概括為：1.在停車場建充電器，不必另占土地;2.不需要復(fù)雜的換電設(shè)備和周轉(zhuǎn)電池，建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用低;3.電池組常在“半充/半放”狀態(tài)下工作。
如將電池組的荷電態(tài)(SOC)始終控制在70%至30%之間(甚至是60%至40%之間)進(jìn)行“半充/半放”運(yùn)行，即以電池50%SOC為基準(zhǔn)線的“半充∕半放”，則好處很多：1.內(nèi)阻最小、發(fā)熱量小、能量轉(zhuǎn)換效率高;2.不過充、安全有保障;3.不過放、循環(huán)壽命長;4.淡化了電池組內(nèi)各電池的不一致性問題;5.可減輕電源管理系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。
上述方法的缺點(diǎn)是“谷電”使用的很少(最后收車后的充電可用“谷電”)，主要用的是高峰電。
本文提出的方法之二也可用一句話表示：“夜間緩慢充電為主，白天間歇補(bǔ)電為輔”。純電動公交車的電池組在夜間以小倍率充電至荷電態(tài)80%，白天每行駛一個來回后利用駕駛員在起點(diǎn)站休息的時間以1C倍率充電一次，用6分鐘可補(bǔ)電20度，公交車電池組荷電態(tài)每次降低10%。就全天而言，荷電態(tài)控制在80%與20%之間，然后，再在夜間以小倍率充電從荷電態(tài)20%充至80%。
此法除具有上述優(yōu)點(diǎn)外，還將每次的補(bǔ)電時間縮短到6分鐘，四次共用峰電80千瓦時;而夜間充電的“谷電”用量占 60%，有利于降低運(yùn)行成本和電網(wǎng)調(diào)峰 。
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荷電態(tài)%
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第一次
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第二次
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第三次
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第四次
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第五次
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每次用電20%，前四次后每次充電10%
（即20千瓦時） |
80-60
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70-50
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60-40
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50-30
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40-20
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如果每次出車的行駛里程，或每天出車次數(shù)不同于上表的設(shè)定，則可根據(jù)具體情況參照上表的原則自行設(shè)計。如能將電池組的荷電態(tài)控制在75%與25%之間，則可能更有利于延長電池的壽命。
(本文作者系中國工程院院士，一直從事高能密度二次電池、超級電容器等研究開發(fā)，是中國高能二次電池-鋰硫電池的開拓者)
