[发明专利]电动巴士充电站的设置方法

说明书

[技术领域]

本发明涉及一种电动汽车充电站的设置方法，特别是沿固定路线行驶的电动巴士充电站的设置方法。

[背景技术]

随着石油资源的日益减少和环境的污染日渐严重，保护环境，节能减排成了目前世界上的潮流和趋势。在这个背景下，近年来，以电池为主要动力源或者部分动力源的电动车辆(主要包括混合动力车，插电式混合动力车，纯电动车)逐渐出现并日益增多，电动车辆的碳排放量要小于传统内燃机汽车，纯电动车的碳排放甚至为零，并且具有能量转换效率高的特点，这使得人们将电动汽车视为未来替代内燃机车的一个重要选择。但是目前而言，电动车，尤其是家用纯电动车辆的普及受到电池性能不足，价格高昂以及缺乏充电站等一系列条件的制约，所以，虽然世界上各汽车公司均推出了一些电动车辆，比如日产汽车公司(Nissan)的纯电动车“Leaf″，通用汽车公司(General Motors)的插电式混合动力车“Volt″，但是它们受制于上述种种条件，目前距离普及还相距甚远。

在电动汽车中，沿固定路线行驶的纯电动车辆，例如电动巴士(或称为电动公交车)或者电动城市物流车、环卫车、邮政车等是优先发展的方向，与上述的普通家用电动车相比，这些电动车辆推广起来有一系列优势：首先，它们的行驶路线固定，便于建设和运行充换电基础设施；其次，它们为集中运营和管理，车辆电动系统的维护管理易于实现；再次，它们还具有零排放的优点，不会污染城市空气，不仅有利环保，也符合国家大力发展公共交通的政策思路。基于以上这些优点，在城市内推广这类车辆的电动化成为了一个重要和必须的发展方向。

以电动巴士为例。目前的纯电动巴士，大致有以下三种形式，第一是最古老的传统电车，这种车辆本身并无电池系统，采用电网持续对车辆供电提供能量；第二是电动巴士上装备有可供车辆行驶一个工作日的电池包，在每天晚上进行充电。或者装备可供车辆行驶半个工作日左右的电池包，在工作中间进行更换电池包来补充电能；第三是电动巴士上仅装备有可供电动巴士行驶一个工作周期(即一趟车从起点行驶至终点再回到起点的单程，或者从起点到终点的单程)的电池包，在电动巴士行驶完一个周期后，在起点站或者终点站内对电动巴士的电池包进行快速充电(充电倍率需一般大于5C，这样，一般在充电8～15分钟后即可基本充满电池包，使得电动巴士可以继续工作)。

对于上述第一种方式，采用线网进行供电。这是传统的“带辫子”电车所使用的方式。它可以在车辆行驶过程中，持续不断地给车辆提供电能。但是由于这种方式下，车辆的行驶路线被完全固定，且在架空线网未铺设到的地方就不能行驶，不利于车辆调度和公交线路的拓展变化，另外，由于密集的架空线网影响城市街道的美观以及城市规划设计，这种能量供给的方案近些年已经被逐步淘汰。

对于上述第二种方向，由于电动巴士车辆重量较大载客较多，如果要维持其一日行驶，则电池包的储能范围一般为400kWh-600kWh，这对于目前的锂离子电池行业而言是一个巨大的挑战。首先，基于目前电池的能量密度一般低于100Wh/kg，储能为400kWh～600kWh的电池包的重量达到4-6吨，电动巴士装载该电池组后，载客能力大大降低；其次，400kWh的电池包成本超过100万人民币，仅电池成本就达到了普通燃油大巴的2倍。这样，电动巴士就没有任何经济优势，反而会囿于如此高昂的价格使得电动巴士的竞争力丧失。

而如果采用中间更换电池包的方法，典型的电池包容量为200kWh左右。这固然降低了车载电池包的重量，但是在能量供给上存在很多问题。首先，由于必须在换电站内储存备用电池用来更换，电池部分的投资仍然居高不下；其次，换电站通常占地庞大，在拥挤的城市里难以找到建站所需的空间；第三，每天数次快速更换数吨的电池组，也大大地增加了电池乃至整个换电站的安全隐患；第四，快换机构与设备本身也十分昂贵；最后整条线路全部车辆的电能供给在一个换电站里集中完成，给局部电网带来了较大的负荷压力，使得换电站的选址受到限制。