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)補充電能。
有人認為北京2008年奧運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，但筆者認為此方法存在明顯缺點：換電站建設(shè)費用高，占地面積大，需增加50%的備用輪換電池，運行維護成本高，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)運行的經(jīng)濟效益不高。
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1200千瓦負荷的陡然起落，這會嚴重影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量;三是要建造大容量充電器，不僅難度大，而且耗費高。
由車載發(fā)電機補充電能的增程式公交車，相信未來會得到快速發(fā)展。現(xiàn)在仍需要研究解決純電動公交車如何補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站休息的時間充電一次。(如有條件，也可在終點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分鐘可補電40度，公交車電池組就可保持原有荷電態(tài)繼續(xù)運行。起點站間歇補充電能的優(yōu)點可以概括為：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)和運行費用低;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)進行“半充/半放”運行，即以電池50%SOC為基準線的“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)負擔。
上述方法的缺點是“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站休息的時間以1C倍率充電一次，用6分鐘可補電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)點外，還將每次的補電時間縮短到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)
