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电动公交车电池技术发展现状分析综述
1.1纯电动公交车的优势
作为城市运营的载体,电动公交车最显著和最突出的优点是低噪音、零排放、无污染,有利于解决城市的环境污染问题。在中国可以逐步取代传统的燃油、燃气公交车,成为城市公交车的新宠。大力发展城市电动公交已成为人们的共同目标。而对于电动公交车的优势在于:
(1)缩减公交公司的运营成本。相比一般公交车百公里耗油36L左右,而电动公交百公里耗电约为100kW*h,显而易见电动公交车在降低成本方面的优势明显,这有利于降低公交公司对融资需求的压力。
(2)提高城市环境指数,减少污染源。众所周知,机动车尾气排放是大气污染的主要因素,尤其是公交车会经常频繁启停,长时间怠速的工况下,其一氧化碳等污染物尾气排放尤其严重。对于电动公交车来说,是污染物零排放,有效地降低排放,同时可以节约石油等不可再生的资源,在各个运行工况下,几乎不对环境产生污染。
(3)减少环境噪声的污染。噪声方面的控制和管理,在过去,柴油机车对噪声有很大的影响,当发动机系统启动和运行,增加了噪音污染增加了城市的污染范围,随着电动车的投入及普及,用电动机作为动力的主要来源,噪音非常小机车,相比中国传统汽车燃料巴士启动及行驶时的大噪音,纯电动公交车显示了巨大的优势。
随着新能源汽车的普及和推广,今天我们走在马路上,发现外表清爽,打上绿牌标志的纯电动汽车奔驰而过,几乎没有噪音。相信很多小伙伴内心都会对其如何安全充电以及电池的损耗产生好奇,本文针对这一块简单谈下自己的一些看法。
1.2纯电动公交车的充电方式
目前现有的充电方式大致分为两种,交流慢充和直流快充。
1.1.1慢充充电
慢充方式为交流供电,通过电动公交车上所安装的车载充电机将220V的交流电转化为300-400V的高压直流电,通过配电盒对电池进行充电,目前市面上主流的车载充电机的功率多在3.5kW和7kW左右,折算到电池,充电电流多在20A以下,故此种充电方式满充要8-10h,耗时较长。
慢充充电方式非常适合家用或社区使用,充电桩的安装成本不算太过昂贵,所以对于电动公交车来说,时间允许的情况下,可以选择慢充充电。
1.1.2快充充电
快充充电是一种直流充电,通过直流充电接口连接外部的快速充电桩,经过高压配电盒后给电池进行充电,这种快充桩的功率一般在30kW到150kW不等,可以在30分钟左右将电池充到80%SOC。目前业内的快充方式多为大电流充电,这是因为在恒定的功率条件下,要想提升充电速度,要么是高电压,要么是大电流,由于高电压存在很大的安全风险,故多为大电流充电。
由于快充方式充电速度较快,新一代高效超级快充充电桩和长寿命动力电池技术的开发,对整个新能源汽车行业的发展是至关重要的,因为充电速度的提升能够大大提升用户的体验,提升用户的用车效率,减少等待时间。
1.3电动公交车的电池损耗
(1)急加速和急减速。急加速会提高整车的平均行驶速度,较高的行驶速度会造成更高的风阻,消耗更多的电量。急加速和急减速造成的瞬间速度提高会增加电机转矩的压力,并让电机持续在高电流的工作区域,消耗更多的电量,并加快损耗电池的寿命。
(2)电池损耗是按里程算的,不是单纯按时间算的,电池损耗是由满充满放次数决定的,一般铁锂电池的寿命是2000次,三元锂电池的寿命是1000次,损耗不超过20%。以今年500公里续航的电动公交车算,铁锂电池公交车的寿命是100万公里,三元锂电池公交车的寿命是50万公里。如果续航按标注8折算,寿命应该是80万公里,40万公里。你可以根据自己的用车情况估算一下你的车每年的损耗。此外,如果充电尽量用慢充,尽量浅充浅放,可以有效的增加电池寿命。
以三元锂电池为例,正常家庭使用,开两年损耗基本忽略不计,开五年后损耗5%-10%,开十年后不超过20%。电池也分类型和质量,损耗具体要看使用场景和使用方法。电池的循环次数和充电周期是密不可分的联系循环次数其实就是充电周期的一个计算方式,当电池达到了一次完整的充电周期,电池循环次数就会+1。充电模式对电池的影响,一般充电桩分直流电充电和交流电充电,既快充和慢充。
对于电动公交车来说,电池是最核心的动力,所以我将通过智能技术的应用,减少电池的过度充放次数,以延长电池的寿命,达到节能的总目标。
1.4电动公交车的能量损耗
以北京市中一条公交线路的电动公交车BJD6100为例子,数据得出电动公交车的基本耗能部分,电能用到的各个部分如图1.1所示。
图1.1能量分配图
根据测试结果,BJD6100的平均耗能为0.964kW*h/km,平均车速为16.12km/h,对于各部分能耗的占比,主驱动系统的能耗占75%,能量损耗占15%,低压电器损耗占1%,空调系统损耗占5%,其他部分共占4%。本文中对于主驱动系统,将利用智能节能控