孫環(huán)　蹇偉國

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電動(dòng)汽車為能源短缺等問題的解決提供了全新的思路。目前，電動(dòng)汽車的整體性能得到了顯著提升，基本滿足了大眾對電動(dòng)汽車的使用需求。但是，電動(dòng)汽車的續(xù)航能力仍然面臨較大的技術(shù)瓶頸?；诖?，文章就電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力問題展開分析和探討，總結(jié)了電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力的主要影響因素，并提出了電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力提升的主要方法，以期能提升電動(dòng)汽車的應(yīng)用水平。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；低碳；續(xù)航

電動(dòng)汽車與燃油汽車在能源方面存在明顯區(qū)別，電動(dòng)汽車以電力能源作為驅(qū)動(dòng)力，對環(huán)境污染相對較小。隨著人們環(huán)境保護(hù)意識的加強(qiáng)，電動(dòng)汽車顯然成為人們出行最理想的選擇之一。近年來，大量技術(shù)創(chuàng)新和改進(jìn)，使以特斯拉、比亞迪為代表的電動(dòng)汽車性能得到顯著提升。但是，在電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力方面的技術(shù)突破則略顯不足。

1 電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀

從上世紀(jì)70年代開始，全球各大汽車公司相繼開始研發(fā)各類電動(dòng)汽車，試圖通過電動(dòng)汽車來緩解全球能源危機(jī)和燃油污染問題。時(shí)至今日，大量科研成果成功轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，電動(dòng)汽車市場也日漸繁榮。

但是，電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力仍然是各大公司和機(jī)構(gòu)努力攻關(guān)和突破的難點(diǎn)。電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力是指電池充足電后一次連續(xù)行駛的能力。行駛里程越大，則續(xù)航能力越強(qiáng)。例如，特斯拉電動(dòng)汽車一次充電續(xù)航里程在500公里左右。而比亞迪、奇瑞等國產(chǎn)電動(dòng)汽車，實(shí)際續(xù)航里程卻非常有限。如何改善電動(dòng)汽車的續(xù)航能力，關(guān)系到電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)決定電動(dòng)汽車的市場推廣和普及。

2 電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力的影響因素

2.1 電池容量

電池容量即電池在放電條件下釋放出的全部電量，是決定電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力的主要因素。電池容量的單位是安培小時(shí)（1A的電流放電時(shí)長）。電池容量受電池原理和結(jié)構(gòu)等多方面因素的影響，電池放電電流越大，放電容量越小。電池中的電解液溫度控制不合理，溫度過低，也會(huì)導(dǎo)致電池輸出容量減少。

2.2 汽車設(shè)計(jì)

汽車設(shè)計(jì)影響到汽車的能耗，對應(yīng)也會(huì)影響汽車的續(xù)航能力。汽車在行駛過程中需要面對多方面的阻力，如汽車滾動(dòng)阻力、空氣阻力、坡度阻力以及加速阻力等。以空氣阻力為例，當(dāng)汽車行駛速度達(dá)到80公里/小時(shí)，汽車行駛過程中受到的空氣阻力最大，約占全車阻力的80%。在這些阻力的影響下，汽車需要消耗更多的能量以克服阻力。相對于電動(dòng)汽車，燃油汽車在汽車設(shè)計(jì)上的投入更大，并形成了相對完整的空氣阻力解決方案，保證了對燃油汽車的能耗控制。而由于電動(dòng)汽車出現(xiàn)時(shí)間相對較晚，因而在相關(guān)領(lǐng)域的研究也比較缺乏，加強(qiáng)對電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)工作非常關(guān)鍵。

2.3 充電方法

電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力與充電方法也有一定關(guān)系。在電動(dòng)汽車充電實(shí)現(xiàn)隨需隨充的情況下，電動(dòng)汽車的續(xù)航能力將得到有效解決。但是，就目前電動(dòng)汽車充電現(xiàn)狀來看，距離隨需隨充還有較大距離。

電動(dòng)汽車充電方式主要有常規(guī)充電、快速充電和更換電池三種方式。常規(guī)充電充電時(shí)間較長，是按照定流或定壓的方式對電池進(jìn)行電能補(bǔ)充。傳統(tǒng)充電難以保證電池的充足，甚至?xí)绊懙诫姵貕勖？焖俪潆姡且噪姵仡~定容量以上的電流對電池進(jìn)行充電，充電速度相對較快。但是，快速充電會(huì)產(chǎn)生大量電流，從而對電池壽命造成一定影響。

更換電池，即直接將釋放電能的電池進(jìn)行更換，使電動(dòng)汽車重新獲得充足的電力。綜合來看，更換電池是最為高效的充電方式，但需綜合考慮電動(dòng)汽車的電池規(guī)格以及電池?fù)p耗情況等，因此更換電池這種方式還有待進(jìn)一步探索和研究。

3 低碳環(huán)境下電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力提升的方法

3.1 優(yōu)化汽車設(shè)計(jì)

3.1.1 汽車外觀。汽車行駛過程中產(chǎn)生的阻力是增加汽車能耗的重要原因。對此，提升電動(dòng)汽車外觀設(shè)計(jì)的合理性，有利于提升電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力。電動(dòng)汽車廠商應(yīng)從電動(dòng)汽車運(yùn)行原理出發(fā)，綜合分析和評估電動(dòng)汽車的風(fēng)阻、滾動(dòng)阻力以及加速阻力，通過對車體進(jìn)行優(yōu)化，以盡可能降低阻力對電動(dòng)汽車的影響，提升整體續(xù)航能力。

3.1.2 汽車重量。適當(dāng)降低汽車重量，同樣能有效提升電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力。首先，在確保行駛安全和速度的基礎(chǔ)上，盡可能降低汽車自重，如車廂內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和改進(jìn)、車體構(gòu)造的調(diào)整，不必要構(gòu)件的去除等。其次，針對汽車自重問題，應(yīng)加強(qiáng)對電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)材料的改良，在不影響性能、安全的情況下使用質(zhì)量更小的材料，達(dá)到減輕汽車重量的目的。

3.2 增大電池容量

3.2.1 電池?cái)?shù)量。增加電池?cái)?shù)量無疑是提高電池續(xù)航能力的有效途徑。電動(dòng)汽車動(dòng)力源于內(nèi)部裝載的電池組，電池組由相同規(guī)格的電池串聯(lián)疊置而成，增加電池組能提升電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力。但是，電池?cái)?shù)量的增加，一方面需綜合考慮放電電流，保持電池組的穩(wěn)定狀態(tài)。另一方面需考慮造價(jià)成本與性能提升之間的平衡關(guān)系。

3.2.2 電池類型。目前，電動(dòng)汽車電池種類較為多樣，除了鋰電池外，還有鎘鎳電池和鈉硫電池等，不同類型的電池容量不盡相同，使用壽命和衰減也有較大區(qū)別。即使是最新型的鋰電池，在電池容量上也存在較大缺陷。對此，加強(qiáng)電池的改良和創(chuàng)新，尋求存儲(chǔ)能力更強(qiáng)的電池是解決電動(dòng)車?yán)m(xù)航能力的關(guān)鍵。例如，石墨烯鋰電池充電速度快、電池容量更大，比目前特斯拉汽車所裝載的容量提升近70%。對此，電動(dòng)車制造商需要加大科學(xué)研發(fā)力度，以探索和尋求性能更強(qiáng)的替代者。

3.2.3 電池做功。電動(dòng)車電池組放電電流越大，放電速度就越快，對應(yīng)的續(xù)航能力越小。因此，適當(dāng)控制電動(dòng)汽車運(yùn)行中電池放電電流大小，能改善電池放電速度，進(jìn)而達(dá)到提高汽車?yán)m(xù)航能力的目的。此外，電池容量在一定程度上受外界溫度環(huán)境的影響。為降低外部環(huán)境對電池容量和放電的影響，可在行車前、電池容量不足以及充電過程中啟動(dòng)預(yù)熱和保溫裝置，激發(fā)電池容量，以發(fā)揮電池組更高性能。

3.3 改進(jìn)充電方法

3.3.1 備用電池。電動(dòng)汽車可以安裝一個(gè)備用電池以提升電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程。備用電池可視為電動(dòng)汽車備胎，在日常出行中，在行駛距離較短的情況下可以由主電池進(jìn)行供電。在遠(yuǎn)距離行駛或者緊急狀況下，可通過啟動(dòng)備用電池的方式提升電動(dòng)汽車行駛距離以順利抵達(dá)充電站，從而解決電動(dòng)汽車充電麻煩。

3.3.2 階段充電。階段充電，即恒流、恒壓限流、涓流浮充的三階段充電模式。階段充電的好處在于：一是能夠保持電流恒定，避免對電池的損傷；二是提高電池容量轉(zhuǎn)換效率，加速充電速度；三是確保電池均衡受電，延長電池組使用壽命。因此，可加大階段充電的普及和推廣力度，以解決電動(dòng)汽車充電難題，提升電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力。

4 結(jié)束語

電動(dòng)汽車的使用對于環(huán)境保護(hù)和能源節(jié)約有非常積極的作用。隨著低碳時(shí)代的到來，電動(dòng)汽車的普及成為必然。文章對電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力的影響因素進(jìn)行了研究，提出了改進(jìn)電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)、增大電池容量、改進(jìn)充電方法等方面的可取措施，希望能為解決電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力問題及電動(dòng)汽車的未來普及和發(fā)展帶來一些啟迪。

參考文獻(xiàn)

[1]李泓，鄭杰允.發(fā)展下一代高能量密度動(dòng)力鋰電池——變革性納米產(chǎn)業(yè)制造技術(shù)聚焦長續(xù)航動(dòng)力鋰電池項(xiàng)目研究進(jìn)展[J].中國科學(xué)院院刊，2016（09）.

[2]趙云峰，陳俊，朱自萍，等.混合動(dòng)力汽車和新能源汽車數(shù)據(jù)分析[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2012（05）.

[3]張尚生，劉敏，苑忠國.純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程提升措施分析[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2016（05）.

[4]吳小員，沈越，胡先羅，等.增程式電動(dòng)汽車及其動(dòng)力鋰離子電池[J].儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)，2014（06）.