第十五章：巴士及公共交通

另一个正在经历电气化大规模增长的有趣领域是公共交通领域。推动这一增长的因素有很多，包括改善城市地区空气质量、降低燃料成本和改善乘客体验的需求。而且就像我们在本书中讨论的很多东西一样，电动公交车和轻轨系统并不是一个全新的概念。

在20世纪初的纽约和旧金山等城市，大多数公共交通工具要么是由电动有轨电车提供的，要么是在19世纪90年代末到20世纪20年代初的一段短时间内由电动公共汽车提供的（Kirsch,2000）。

车队经营者开始清楚的一个因素是，通过电气化可以实现燃料成本的降低。如果你考虑到典型的柴油动力公共汽车每加仑行驶3到6英里，这取决于车辆大小、路线（周期）和燃料类型，这使得燃料成本几乎是市政当局每年将产生的最大支出（在初始资本支出之后）。报告（Clark,Zhen,Wayne,&Lyons,2007）表明，市政公共汽车平均每年将运行不到40,000英里。如果我们在此基础上做一些简单的计算，我们发现平均每辆公共汽车每年将燃烧大约10,000加仑的柴油（假设每加仑4英里），这相当于每辆公共汽车每年的燃料成本约为38,430美元USD。如果我们假设市政当局的车队中至少有10辆公共汽车，那么每年的燃料成本将约为384,300美元USD。通过在车辆中添加混合动力，插电式混合动力，甚至是电池系统，我们可以预期混合动力汽车可以节省约20%的燃料，插电式混合动力汽车可以节省约50%的燃料。这意味着该车队的运营商可以看到，插电式混合动力系统每年节省近20万美元，或者在车队的10年生命周期内节省近200万美元。

此外，随着我们继续看到主要城市人口中心的增长，由于内燃机类型的车辆，污染也在大幅增加，对更多电动公共交通的需求也在不断增加。在世界各地，这种需求集中在主要城市，如旧金山、纽约、北京、上海、东京、伦敦、巴黎和许多其他主要城市，因为它们正在发展成为特大城市。

现代电动巴士的例子包括Proterra等公司，他们正在开发一种全电动巴士，从根本上设计成传统动力巴士的电动替代品。正在开发电动和混合动力客车的公司包括BAE系统公司和艾里森变速箱等主要系统集成商，系统集成商和主要制造商，如新飞、吉利、比亚迪、莱特客车、沃尔沃、诺瓦布斯、宇通、联富、中通等许多公司都在开发电动客车应用。

电动巴士的电池会根据几个考虑因素而有所不同。首先，它是全电动巴士还是混合动力或插电式混合动力电动巴士？对于一辆全电动公交车，我们接下来要问的是，它在运行周期内是否有望实现快速充电？如果期望公交车在运行换班期间频繁充电，这一点很重要要了解锂离子电池电芯接受频繁快速充电的能力，否则电池的寿命可能会过早受到限制。然而，通过包括频繁的在役充电机会，有可能减小电池的整体尺寸，从而降低电池的成本。电池的整体尺寸将根据路线，用途和具体要求而有所不同，但全电动巴士的电池可能从75千瓦时到300千瓦时不等，根据车辆电气架构设计，电池至少为350V，但更有可能在650V范围内运行。这里应该提到的另一个方面是，电池的大小与公交车需要行驶的距离有关。例如，如果公交车集成了一个可以接受频繁快速充电的电池，那么无论在物理上还是在能量上，电池的尺寸都可以变小。这意味着可以使用成本更低、重量更轻的电池来代替体积更大、重量更重的电池。然而，这只有在电池化学成分能够接受频繁的快速充电而不会降低其寿命期间的性能的情况下才有效（图18）。

混合动力公共汽车除了液体丙烷气（LPG）、柴油、燃料电池或其他推进发动机外，还包括一个电池。在这种情况下，就像在汽车混合动力中一样，电池将比全电动巴士电池小得多，但可能仍然比汽车型混合动力汽车电池大得多。

除了公共汽车，大部分铁路运输都采用了某种形式的电气化。多年来，大型柴油动力机车已经集成了大容量铅酸电池，以制造柴油混合动力机车。今天，一些报告表明，全球多达50%的轻轨是由电力驱动的。其中一些正在整合锂离子电池，以减少排放和提高性能。也有一些非常电池电动轨道最有意义的独特应用，如采矿应用、地下隧道和城市公共交通。

最后一个关于商用交通工具电气化的思考。虽然安全在每一个锂离子电池的应用中都很重要，但在像公共汽车这样一次能载很多人的交通工具中，安全绝对是至关重要的。在这种情况下，故障必须能够被控制在乘客舱之外。在这种情况下，更好的是电池组设计可以将故障隔离到单个电池。

图18 New Flyer Xcelsior电动巴士。