【湖北省城市客車工程技術研究中心 雷洪鈞】
筆者提倡的“純電動在線充公交車”開辟了純電動車充電的新途徑，有效的彌補了動力電池比能量低導致的車輛續(xù)駛里程不足，滿足了公交公司一天200公里以上運營里程的要求，得到了許多公交用戶的高度認可。2014年武漢市公交集團一次采購了12米的揚子江純電動在線充公交車200臺。已經(jīng)上線路運營的純電動公交車，其效果非常好，完全達到了公交公司對運營車輛的要求。
經(jīng)過一年的時間推進，截止2015年8月 “純電動在線充公交車” 已經(jīng)上線運營的車輛有100臺多臺，但還有100臺，由于供電(充電)設施改造(建設)滯后，沒有落地。究起原因，借用無軌電車的現(xiàn)有的供電線網(wǎng)，用來給純電動公交車充電的思路是對的，效果也是好的。但是原有的供電線路的容量是有限的，車輛增加，要對原有無軌電車的供電線網(wǎng)改造，實際上依然是困難重重。此文對這些困難進行解析，并提出解決思路和實例，供同行參考。
一、無軌電車整流站建設模式分析
無軌電車整流站其模式在中心點建整流站，對一定半徑區(qū)域的無軌電車運營線路予以直流供電。實際運營線路是按1公里左右長度進行分段供電的。于是供電線路由2個部分，一是饋線(埋在地下)，另一部分是觸線(加載在天空)。這個中心整流站對外供電是多條饋線，分別對應多段觸線。一條饋線接一段觸線。上一段觸線非接觸性對接下一段觸線，形成一個區(qū)域的供電網(wǎng)絡。
這模式的基本特點，整流站的進線是10KVA的高壓交流電源，多路直流(600伏)出線(饋線)。進線(10KVA的高壓交流電)要得到供電公司許可，多路直流(600伏)出線(饋線)要得到第三方多個管理部門(規(guī)劃部門、供電公司)的同意和批準。
純電動在線充公交車如果配有車載直流充電機，借助現(xiàn)有無軌電車的供電觸線來充電，一是可以節(jié)約大量資源和資金;二是純電動公交車可實現(xiàn)在線充電;三是充電安全、便捷、自助。
無軌電車的供電線路已經(jīng)存在的前提下，純電動公交車借助現(xiàn)有無軌電車供電網(wǎng)絡來充電是一個很好思路。但是電車供電網(wǎng)絡設計，原來是為無軌電車供電用的，純電動在線充公交車充電這里是借用。如果是用其技術原理，新建充電設施給純電動在線充公交車充電，在工程上對其功能進行簡化完全不要的，也是可行的。
二、專用純電動在線充公交車充電站設計思路
無軌電車整流站設計思路是集中供電的，而專用純電動在線充公交車充電站部局是是分布式的。這是兩者的不同。具體不同還有：
1.分布式充電站比集中式供電站規(guī)模要小得多。集中式供電站規(guī)模一般要為100臺以上車輛供電，分布式的充電站可以小到10臺車輛以下。
2. 分布式充電站比集中式整流站外接電源的電壓等級要低許多。分布式充電站的外接電源是交流380伏，集中式供電站外接電源是10KVA的高壓。
3. 分布式充電站比集中式整流站的饋線和觸線短很多。分布式充電站的饋線在30米以內(nèi)，其觸線廠段可少150米而集中式整流站的饋線和觸線，是10公里為計算單位。
4、分布式充電站比集中式整流站成本低。建集中式無軌電車整流站一般在1200萬以上，而1個10臺車輛純電動充站大約在30萬左右。
三、小型專用純電動在線充電站設計案例
下面以10臺12米純電動公交車為充電對象，對充電站建設進行說明，如圖1所示。
圖1 10臺純電動在線充充電站示意圖
說明：①設備：1臺整流升壓器(進線389伏交流)、1臺直流充電機(雙槍、直流)、30米饋線(400mm2)
150米觸線(85mm2)、5根線桿(長8m)、 10臺車輛(電池總電壓576伏、充電電流65A)。
�、诔杀荆�(1個整流升壓器+1臺雙槍直流充電機)12萬元左右， 1跟電桿按1.1萬元(含饋線+觸線+電桿)，5根計：5.5萬元，施工費用12萬，合計：小于30萬。
�、鄄灰獙ｉT的建筑，(1個整流升壓器+1臺雙槍直流充電機)設備占地僅有1.1平方米，高不過1.6米，放在車間某一個角落里即可。
四、專用純電動在線充公交車充電站優(yōu)勢
1)該充電系統(tǒng)機動靈活，可以安裝在純電電動公交車車線路的終點站，特別適合電動車的試驗、調(diào)試、充電等用途。
2)該充電系統(tǒng)建設完全由公交公司由自己掌控，不用對外申報。
3)該充電系統(tǒng)建設成本低。該充電系統(tǒng)成本在30萬以內(nèi)，其他同規(guī)模的地面充電站費用在100萬元以上。
五、揚子江純電動在線充充電站實例介紹
1)電控供電、充電系統(tǒng)組成
1臺AC38-680300ZL型電控整流供電系統(tǒng)、1臺DDD68-65040/2型大功率雙路雙槍充電機，外形如圖2所示。
圖2 電控供電、充電系統(tǒng)
2)技術參數(shù)：
�、貯DC38-680300ZL型電控整流、供電柜系統(tǒng)
輸入電壓：AC380V±7%、輸出電壓：DC680V、輸出電流：300A、最大功率：200KW、 絕緣強度：AC2500V、控制電壓：DC24V、效率：≥95%。
②DDD68-65040/2型地面大功率雙路雙槍充電機
輸入電壓：DC680V、 輸出電壓：DC650V、輸出電流：2×40A、額定功率：2×25KW、 絕緣強度：AC2500V、控制電壓：DC24V、控制方式：PWM、效率：≥95%。
③電桿、饋線、觸線規(guī)格：
�、茈p重絕緣安全保護等級高：
采用干式變壓器過載能力強，長期過載可達1.2倍、短時過載1.5倍。在該系統(tǒng)上裝有電子斷路器，當機器異常電流超過設定值，電子斷路器會迅速動作斷開主電路起到保護作用。電子檢測、保護速度快(檢測速度us級)、動作靈敏、保護效果好。
3)功能齊全
�、儆须娔軝z測計量儀表可對直流電流、電壓、電能進行檢測計量。
�、谙到y(tǒng)工作程序由算機控制、觸摸屏顯示、設置、方便、靈活、直觀。
4)先進性
采用三相全波整流方式。比相控整流效率高、線網(wǎng)沒有諧波無污染。濾波單元電容采用高壓進口膜電容。濾波效果好體積小。在輸入輸出端都設計有電子斷路器，其檢測速度為NS級可以迅速保護過流、短路。
地面充電機系PWM高頻控制工作方式。主功率器件全部采用進口件工作可靠效率高。電磁元件都采用的非晶材料效率高、發(fā)熱小、結構緊湊。器件模塊化便于維修。設計有欠壓、過壓、過流、短路、溫度、防反等多重保護。
5)適用性
�、僬嫉匦 ＴO備占地僅有1.1平方米。
�、谀芰Υ�。電流達300A該線網(wǎng)可同時供10臺在線充電動客車充電;地面充電機，可同時以40A的電流給兩臺電動客車同時充電。
(允許長時間過載1.2倍、短時過載1.5倍。。
�、墼O備輕。移動靈活。
六、發(fā)展純電動公交車目前的困惑有及解決辦法
1)比能量低導致續(xù)駛里程短，客車廠主要采取的辦法是，車結構的輕量化。目前有一定成果，有的大客車可以減重1.5t,但是對提高持續(xù)里程的貢獻不明顯。
2)選用能快充的電池(如鈦酸鋰)，可少裝電池但是導致續(xù)駛里程更短。但是快充電池對充電設施建設加大了更高的要求。不僅占地面積較大，而且安全等級高。，要建合規(guī)的充電站，總的投資不會小于1200萬元以上。實際上往往要用地面雙槍來充電，費時、費力。
3)10米以上純電動公交車借助原有無軌電車的供電線網(wǎng)充電效果較好。但是觸線對10米以下的公交車充電不適宜，要適宜更多的車型，必須對現(xiàn)有供電線網(wǎng)進行改裝，但是改裝要經(jīng)過規(guī)劃、供電公司等部門的批準，同樣是困難重重。如果在城區(qū)新建類似的供電線網(wǎng)，在地方政府高層基本上通不過。
七、基于交流380伏的在線充電站接地氣
1)該充電站的建設有公交公司自己掌控，可以配直流充、交流充、觸線充多種接口，可以同時充，可以分開充。
2)純電動公交在線充公交車實際上配有2-3個不同充電接口，接納慢充、快充、觸線充，即根據(jù)實際事情，有公交公司自己調(diào)節(jié)。
3)該充電站是模塊化的，可以小到為1臺車充電，也可以為10臺車輛充電。如果車輛參加了，可以方便有用戶提出，一次性、分步的擴大模塊都行。
