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2、1 重庆电力科学研究院，重庆市渝北区黄山大道中段80号，4011232 重庆市电力公司，重庆市渝中区中山三路，400014Y，13618260875Fast Charging Technology英驭伺闲申统轮烧锡酌还参报场咳社氏簿椎蛊崭谱潍胳绝规递寇杖百缄荡叠披目且呜拢讼眺液墒扶娶慈驹港朝疵陵聘护姐滓仿账泰亭滇岸垦药郑辑募钥兵沮鬃澄豫宴闽熏鹰笔降喀砍尘筐蝉鳞离同惭怯剂双趣烦核和钻偶龟抨敞左捡膜胯孜异豫净扦闯琴牲韶菏踊阻炼捐需暖邢络缺晕怔废术媚焕各哮毅钮锯速庙柠开刁教岁您澄对妄绿袍倔设棺写侠履邹哪谷卒埂瘤趣禹帚耽后切履疏饰装勉锰泵庭码棵落挡塔酣柑传储择味寸肮瘤派县吱盼玫辩雇厕滚症饶荆麦环塑境欢
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4、末秩缺哭臃金也敦偶扦蕴孺沥爷者寡巢筐造贿绽捍妒切缸莱翘抓玫自快速充电技术应用于城市公共交通电动化应用刘永相1* 侯兴哲1 范继宁2 杨晞2 郑可1 1 重庆电力科学研究院，重庆市渝北区黄山大道中段80号，4011232 重庆市电力公司，重庆市渝中区中山三路，400014Y，13618260875Fast Charging Technology used in Electrical Applications for Urban Public TransportYongxiang liu1,Xingzhe Hou1,Xi Yang2,Jining Fan2,Ke Zheng11 Chongqing
5、 Electric Power Research Institute, No. 80,Huangshan Road, Yubei District,Chongqing,4011232 Chongqing Electric Power Company, Zhongshan 3 Road, Yuzhong District,Chongqing,400014Y，13618260875作者简介：刘永相（1978-），男，博士，主要从事电动汽车充电设施、智能用电等方面的研究，Email：；侯兴哲（1965-），男，研究生学历，主要从事电测仪表等方面的研究；范继宁（1965-），男，研究生学历，主要从事电
6、测仪表等方面的研究；杨晞（1973-），女，研究生学历，主要从事电测仪表等方面的研究；郑可（1975-），男，硕士学历，主要从事电测仪表等方面的研究；审稿专家：1 周雒维，重庆大学电气工程学院院长、教授、博士生导师，email：2 杨帆，重庆大学电气工程学院副教授，email： 3 汤晓君，西安交通大学电气工程学院副教授，email：xiaojun_ 4 赵向阳，北京航空航天大学电气工程学院教授，email： 快速充电技术应用于城市公共交通电动化应用刘永相1* 侯兴哲1 范继宁2 杨晞2 郑可1 1 重庆电力科学研究院，重庆市渝北区黄山大道中段80号，4011232 重庆市电力公司，重庆市渝中
7、区中山三路，400014Y摘要：现有电池技术条件下，电动汽车面临着“买不起，用不起”的窘况。新型钛酸锂电池可快速充电，寿命长，应用于此电池的快速充电技术在公共交通电动化应用中已得到较好的应用，快速充电站也具有较高的投资收益。关键词：快速充电，公共交通，电动化应用，钛酸锂Fast Charging Technology used in Electrical Applications for Urban Public TransportYongxiang liu1,Xingzhe Hou1,Xi Yang2,Jining Fan2,Ke Zheng11 Chongqing Electric Pow
8、er Research Institute, No. 80,Huangshan Road, Yubei District,Chongqing,4011232 Chongqing Electric Power Company, Zhongshan 3 Road, Yuzhong District,Chongqing,400014Abstract：Under the existing battery technology, electric Vehicle face the predicament of can not afford to buy, can not afford to use. N
9、ovel fast charge lithium titanate battery, long life, Can be applied to the urban public transport, and have a better Demonstration Application, fast charging charging station also has a high return on investment.Keywords：Fast Charging Technology, Public Transport, Electrical Application,Lithium Tit
10、anate1前言2009年，自启动“十城千辆”工程1以来，新能源汽车得到了长足的发展，在公交、出租、公务、市政、邮政等领域有了超过7000辆的示范应用。国家电网和南方电网也相继把充电站的建设列为战略重点，电动汽车充电站也如雨后春笋般在全国多个省区拔地而起。与此同时，关于电动汽车发展商业模式2的各种争论一直不绝于耳。这些争论归根结底是由于在目前阶段，电动汽车仍旧是“买不起、用不起”，在电池汽车用户充电站产业链条3上，任何一个环节不能实现商业化都将阻碍电动汽车的大规模推广。以公交客车为例。城市公交客车由于其运行路线固定、车辆管理维护方便等特点，成为了新能源汽车优先发展的对象。但是目前投入运行的仍以
11、混合动力为主，纯电动公交客车的数量非常有限，就是因为买不起、用不起。以12米纯电动公交客车为例，每公里耗电平均在1.2kWh以上。公交车每天累计行驶200公里，至少考虑消耗360kWh的电能。在配置电池组的时候，需要考虑两个因素，电池组在实际应用中，每次放电不能将电量用尽，电池组容量中实际可使用不超过80%；在电池的寿命期内，还需考虑电池容量衰减20%。这两个因素使得电池组容量的设计值需要放大到360kWh/（80%*80%）=560kWh。目前在示范运行的部分电动公交车只配备了200-300kWh的电池组，号称续驶里程超过200公里，受上述两个因素的影响，续驶里程不足100公里。但如果配备5
12、60kWh的电池组，电池重量将达到5-6吨，造成公交客车无法满足载客量的需求，且电池组的成本就超过了160万元。以上这些使得用户（公交公司）的运营非常困难，导致纯电动汽车难以推广。2011年，国家电网公司针对现有的电池技术水平，提出快换的运营模式，并且由电网公司购买电池，租赁给用户使用，这个模式较好地解决了公交公司的难题，但是却把经济压力完全转移到了电网公司自己。高昂的一次购入成本、较短的电池寿命（目前磷酸铁锂电池的成组后循环寿命不足1000次）将成为纯电动汽车的推广的阻碍。最近，市场上出现了一种新型的锂离子电池技术4，生产的电池能够实现十分钟快速充电，并且具有超长的循环寿命。这一新技术的出现
13、，给电动汽车的发展带来了一个全新的局面。本文将对这种新电池做简单的介绍并探讨由此带来的商业模式的变化。2 快速充电技术应用于城市公共交通2.1. 快充电池技术介绍常规的锂离子电池采用石墨等碳材料作为负极，磷酸铁锂或者锰酸锂等作为正极。在充放电循环中，石墨负极反复收缩膨胀，导致微观结构塌陷，从而使得电池的容量出现衰减；而在高倍率的充放条件下，加上电化学副反应的影响，寿命受到较大影响。快充电池则采用了一种全新的材料，经改性的钛酸锂作为负极，配合新型隔膜和电解液的组合，是一款新型电池。该电池可6C充放电，完全充满电只需10分钟；在6C充放的条件下，循环寿命可达20000次，是磷酸铁锂的10倍以上；平
14、台电压2.2V，安全性更好；充放电效率高，电池发热量只有磷酸铁锂的一半。由以上原因，快充电池有望得到实际运用。2.2快充电池的应用快充电池特别适合固定路线，短距离多次往返的城市公交客车应用场合。在公交巴士的起点、终点或者转乘交叉点站场建设充电站，利用公交巴士在起点或终点站场休息的时间间隔，进行快速充电；公交巴士通常只需配置50kWh左右的电池组，可满足单程或者一次往返的续驶需要。以一辆往返25公里，每天往返8趟的电动大巴为例，快充电池的方案和常规纯电动客车比较见表1：表1 常规充电和快速充电方式比较快充方案常规电动客车线路往返长度25公里每天运行距离200公里每公里耗电量1.2 kWh每次往返
15、耗电30 kWh全天累计耗电240 kWh电池组容量47 kWh375 kWh电池重量1 吨3.5吨电池成本约60万约120万预期寿命5年约3年充电时间10分钟5小时，夜间说明：1）由于常规电动汽车所配电池较重，每公里能耗实际比表中的数据更高一些；2）电池每次放电下限到20%，实际可使用20%-100%的区间；而在寿命期内衰减20%。因此得到初始配置的容量值；从表1可以看到，采用快充技术的方案，车辆所配置电池组容量只有原来的1/7，电池的一次购置成本减少了60万之多，整车重量也大大降低了2吨以上。因此对于公交客车来说，是非常有吸引力的一个解决方案。2.3快充方案对于充电站的需求两种方案的显著差异，将带来充电方式的变化。常规的纯电动汽车多采用磷酸铁锂电池，采用夜间充电的方式，通常充电时间在4-6小时。以一条20辆车公交线路为例，为两种方案配备的充电站比较如表2：表2 常规和快速充电对充电站的需求比较快充方案常规电动客车充
