電動(dòng)客車的發(fā)展面臨電池技術(shù)的挑戰(zhàn)，而電池技術(shù)所面臨的瓶頸主要集中在充電時(shí)間長(zhǎng)短和續(xù)航里程的長(zhǎng)短上。充電時(shí)間的長(zhǎng)短會(huì)直接影響電動(dòng)公交車的日常運(yùn)行，如果能應(yīng)用快速充電技術(shù)，電動(dòng)公交車不僅能擺脫頭頂高架電線的無(wú)軌電車時(shí)代，也會(huì)相對(duì)減弱電池續(xù)航里程短對(duì)電動(dòng)公交車正常使用的影響。因此，國(guó)外科研機(jī)構(gòu)和客車企業(yè)紛紛展開(kāi)了對(duì)快速充電技術(shù)的研究，記者查閱國(guó)外相關(guān)的報(bào)紙和論文，了解國(guó)外在快速充電技術(shù)研究和應(yīng)用方面的進(jìn)展情況。
鈦酸鋰電池快速充電技術(shù)成熟
美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校交通研究所去年披露的一篇報(bào)告介紹了鈦酸鋰電池快速充電技術(shù)的實(shí)驗(yàn)情況。據(jù)這篇報(bào)告介紹，鈦酸鋰電池技術(shù)作為有效延長(zhǎng)電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程，減少充電時(shí)間的一種途徑，已經(jīng)在學(xué)術(shù)界引起廣泛討論。
據(jù)報(bào)告稱，本次實(shí)驗(yàn)使用3塊鋰離子電池，主要目的在于觀察在充電速率大幅提升的情況下鋰離子化學(xué)成分的特性會(huì)出現(xiàn)哪些變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鈦酸鋰化合物相比其他化學(xué)物質(zhì)（尤其是鎳、鈷、錳類化學(xué)物質(zhì)）在適應(yīng)快速充電方面有更大優(yōu)勢(shì)。
這篇論文公布了來(lái)自于美國(guó)阿爾泰技術(shù)公司的50安培小時(shí)低溫氧化物電池和24伏電池組的大規(guī)模快速充電實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)中，電池組被安裝在特殊機(jī)械裝置上，以便能時(shí)刻監(jiān)測(cè)單個(gè)電池的電壓和內(nèi)部溫度的變化，對(duì)電池組的冷卻是通過(guò)安裝在電池組一端的冷卻板實(shí)現(xiàn)的。對(duì)24伏電池組的全生命周期實(shí)驗(yàn)仍在進(jìn)行過(guò)程中。
整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程包括高速率充電和低速率放電兩個(gè)過(guò)程，充電過(guò)程持續(xù)10分鐘，放電過(guò)程持續(xù)80分鐘，充電過(guò)程在200安培單位電流環(huán)境中進(jìn)行，放電過(guò)程在 25安培單位電流環(huán)境中運(yùn)行，10分鐘充電后的電壓相當(dāng)于電池組存儲(chǔ)電量為90%時(shí)的電壓，80分鐘放電后的電壓相當(dāng)于電池組儲(chǔ)電量為24%時(shí)的電壓，整個(gè)放電過(guò)程消耗電池組的電量為33.3安培小時(shí)。
整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期完全仿照電動(dòng)公交車實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的快速充電環(huán)境，經(jīng)過(guò)285個(gè)周期的實(shí)驗(yàn)，電池組在安培小時(shí)電容量和電壓反應(yīng)方面沒(méi)有出現(xiàn)任何明顯退化跡象，被固定的電池組在沒(méi)有任何風(fēng)扇冷卻的情況下，電池組內(nèi)部溫度最高記錄為40攝氏度。
這篇論文表明，雖然針對(duì)鈦酸鋰電池的全生命周期實(shí)驗(yàn)仍在進(jìn)行過(guò)程中，但電池組285個(gè)充放電周期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，鈦酸鋰電池快速充電技術(shù)在儲(chǔ)電量、電壓、溫度方面沒(méi)有明顯缺陷，鈦酸鋰電池快速充電技術(shù)理論研究已趨于成熟。
ABB集團(tuán)15秒快速充電
據(jù)報(bào)道，瑞士電力和自動(dòng)化企業(yè)集團(tuán)ABB研發(fā)的新型高容量快速充電技術(shù)，可讓電動(dòng)公交車告別頭頂高架輸電線進(jìn)行供電的時(shí)代，電動(dòng)公交車將會(huì)進(jìn)入全新的快速充電技術(shù)時(shí)代。
“借助這種全新的快速充電技術(shù)，我們能嘗試使用新一代電動(dòng)公交車來(lái)為城市公共交通運(yùn)輸服務(wù)，而這種電動(dòng)公交車將不需要依賴高架輸電線供電。”ABB集團(tuán)代理首席技術(shù)官克萊斯在一次新聞發(fā)布會(huì)上說(shuō)。據(jù)他介紹，這項(xiàng)快速充電技術(shù)將為建設(shè)更加靈活、廉價(jià)的公共交通設(shè)施鋪平道路，同時(shí)可以降低公共交通設(shè)施在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的污染，減少公共交通設(shè)施帶來(lái)的噪聲。
這項(xiàng)全新的充電技術(shù)將會(huì)被應(yīng)用在公交班線沿線的快速充電站中，電力供應(yīng)來(lái)源于公用電網(wǎng)。電動(dòng)公交車的快速充電系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)激光控制的移動(dòng)臂與快速充電站連接進(jìn)行充電，不再需要依賴傳統(tǒng)的高架電線和電車觸輪桿進(jìn)行供電。使用這項(xiàng)全新的快速充電技術(shù)，充電僅需耗時(shí)15秒，可確保公交車正點(diǎn)運(yùn)行。
據(jù)悉，這項(xiàng)新技術(shù)將用于一批大容量電動(dòng)公交車上，這種電動(dòng)公交車最多可運(yùn)載135名乘客，這批電動(dòng)公交車計(jì)劃在日內(nèi)瓦機(jī)場(chǎng)和日內(nèi)瓦國(guó)際展覽中心之間的班線運(yùn)行。這項(xiàng)快速充電技術(shù)按如下模式使用，首先，電動(dòng)公交車攜帶充滿電的電池從起點(diǎn)站出發(fā)，每隔3~4站，就會(huì)設(shè)立一個(gè)快速充電裝站，車輛頂部的快速充電裝置可通過(guò)一個(gè)激光控制的移動(dòng)臂自行調(diào)節(jié)高度，使之與快速充電站的插座連接。快速充電系統(tǒng)與充電站連接之后，充電站可向電動(dòng)公交車傳輸15秒長(zhǎng)400千瓦的電量，而這15秒快速充電過(guò)程完全發(fā)生在車輛在站牌停靠時(shí)乘客上下車之間。因此，這項(xiàng)快速充電技術(shù)不會(huì)對(duì)電動(dòng)公交車的正常運(yùn)行造成任何影響。當(dāng)電動(dòng)公交車駛?cè)虢K點(diǎn)站后，需要耗時(shí)3~4分鐘對(duì)電池進(jìn)行完全充電。
據(jù)ABB集團(tuán)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，這項(xiàng)高功率電動(dòng)公交車快速充電技術(shù)是為適應(yīng)城市地區(qū)交通任務(wù)繁重的公交班線而研發(fā)的。在這些地區(qū)，對(duì)高架電線的擔(dān)憂已經(jīng)影響了電動(dòng)公交車的發(fā)展。例如，在很多歷史文化名城，高架電線引起很大爭(zhēng)議，爭(zhēng)議主要集中在高架電線是否會(huì)影響城市美觀度，在部分地區(qū)，高架電線需要架設(shè)在居民樓上，無(wú)軌電車的運(yùn)行會(huì)給生活在這里的居民的日常生活帶來(lái)很大困擾。但現(xiàn)在隨著ABB集團(tuán)高功率快速充電技術(shù)的應(yīng)用，這些問(wèn)題都將迎刃而解，這項(xiàng)全新的技術(shù)也將會(huì)帶動(dòng)電動(dòng)公交車的進(jìn)一步發(fā)展。
沃爾沃新款公交實(shí)現(xiàn)快速充電
不久前，沃爾沃新型7900插電式混合動(dòng)力公交車在哥德堡市中心的充電站成功進(jìn)行首次充電。為這款新型插電式混合動(dòng)力公交車進(jìn)行充電的是哥德堡能源公司。該款公交車將會(huì)運(yùn)行于60路公交班線上，哥德堡能源公司在60路公交班線的兩端分別設(shè)立快速充電站，單個(gè)快速充電站可同時(shí)為3輛沃爾沃7900插電式混合動(dòng)力公交車進(jìn)行充電，單車充電僅需耗時(shí)5~8分鐘。哥德堡能源公司相關(guān)負(fù)責(zé)人稱：“為這款插電式混動(dòng)公交車提供的電力來(lái)源于充電站附近的風(fēng)力渦輪機(jī)，相較于傳統(tǒng)化石燃料，全新的可再生能源渠道為建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的公共交通模式提供了一種令人振奮的模式，在這種模式下，城市公共交通將真正實(shí)現(xiàn)零排放。”據(jù)悉，一臺(tái)大功率風(fēng)力渦輪機(jī)10轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的能量就可以滿足1輛7900插電式混合動(dòng)力公交車單程線路所需的能量。
7900插電式混合動(dòng)力公交車是在7900混合動(dòng)力公交車的技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，相較于7900混合動(dòng)力公交車，新型7900插電式混合動(dòng)力公交車增加了一塊大容量能量?jī)?yōu)化電池和快速充電性能。傳統(tǒng)的沃爾沃混合動(dòng)力公交車在進(jìn)站停車時(shí)關(guān)閉柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，出站時(shí)經(jīng)過(guò)短暫幾秒的運(yùn)行，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)重新啟動(dòng)，在公交車運(yùn)行過(guò)程中，大部分時(shí)間都要依靠柴油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，電動(dòng)模式僅僅起到在剎車時(shí)進(jìn)行能量回收、在啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行能量助推的作用。而新型的7900插電式混合動(dòng)力公交車由于安裝了大容量能量?jī)?yōu)化電池，可以依靠電動(dòng)模式完成大部分的路程，在電動(dòng)模式下真正實(shí)現(xiàn)零排放、安靜運(yùn)行。而快速充電技術(shù)則為公交車的正點(diǎn)運(yùn)行提供了有效保障。
國(guó)外快速充電技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用對(duì)國(guó)內(nèi)的電動(dòng)客車行業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的激勵(lì)和督促。如何抓住電動(dòng)客車發(fā)展的良好契機(jī)，在規(guī)模和技術(shù)上做大做強(qiáng)是我國(guó)電動(dòng)客車行業(yè)應(yīng)該思考的一個(gè)問(wèn)題。
