文 黎偉爍

一、純電動汽車續(xù)航現(xiàn)狀

目前，純電動汽車的電池中大部分使用的是鉛酸和鋰電池兩種，鉛酸蓄電池也是純電動汽車開發(fā)早期的最主要采用的電池類型之一，但鉛酸動力電池在技術(shù)上發(fā)展相對滯后，安全性也不佳，并且存在相對惡劣的技術(shù)條件。近些年來，由于鉛酸蓄電池的總功率和轉(zhuǎn)換效能都略顯不足，同時充電速度又較慢，且使用壽命也很短，于是逐漸被其他類型的蓄電池所取代。目前，新能源汽車廣泛采用的動力電池又稱為鋰離子脫嵌動力電池。和鉛酸電池相比，它的電池電壓更高，且體積也更大，循環(huán)壽命也更長，而且其放電量比較小，基本沒有記憶效應，這也是鎳氫電池的長處。在純電動汽車里面，續(xù)航能力也是決定汽車應用前景的重要因素，在很多企業(yè)所生產(chǎn)的電動汽車中，其續(xù)航運營里程數(shù)與引擎的排量、油箱容量都有關(guān)聯(lián)。通過太平洋汽車網(wǎng)分析不難看出，一般來說汽油機加滿一次的汽油續(xù)航里程就能達到五百公里，大大超過了純電動汽車的續(xù)航里程數(shù)。而電力傳動與控制也是純電動汽車能夠發(fā)動的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，也是與傳統(tǒng)汽油機汽車的主要區(qū)別和最大的差異。盡管在純電動汽車的基本功能上與傳統(tǒng)燃油電動汽車基本一樣，不過續(xù)航能力太差也是純電動汽車中備受詬病的問題之一，其將會深刻影響純電動汽車的前進步伐。

二、純電動汽車續(xù)航能力的影響因素分析

（一）汽車的阻力因素

純電動汽車在行駛的過程中所遭遇的阻礙越多，蓄電池的總能量也就越多。相反，其續(xù)航性能也會越弱，電動汽車在行駛過程中的阻礙，其來源也有很多種，主要包括輪胎滾動、空氣阻力、車輛加速度以及地面坡度等，其所帶來的多種阻礙也會對續(xù)航的總里程數(shù)產(chǎn)生一定的限制。雖然降低空氣阻力可以改善純電動汽車的總功率表現(xiàn)和續(xù)航性能，但是在電動汽車行駛的時候，一些阻礙也是不能有效避免的。例如，車輛在水平路面上行駛的時候需要克服來自水泥地面上的滑動摩擦力，也需要克服來自氣流上的空氣阻力。而當車輛在上坡行駛的時候需要克服的阻礙主要是自重對斜坡的部分力，也就是坡道阻力，在加速前進的同時需要克服加速度阻礙，加速行駛的時候還要克服加速度阻力。

（二）蓄電池容量大小

蓄電池的容量大小說的是純電動汽車在運行的階段內(nèi)所供給的功率大小，而蓄電池作為整個電動汽車的控制和運行動力源，只是在結(jié)構(gòu)和技術(shù)等方面具有相應的制約力，所以蓄電池的功率范圍也是很大的。一般來說，蓄電池容量的大小影響主要有外界影響和對電池自身的結(jié)構(gòu)控制兩部分，而蓄電池自身的結(jié)構(gòu)和技術(shù)也對其電容的大小具有至關(guān)重要的意義。

（三）氣溫因素

氣溫對純電動汽車的續(xù)航里程數(shù)有不小的影響，鋰電池的能量應當屬于氧化反應還原反應的運用，再經(jīng)過化學反應后，放出電離子獲得平衡放電的作用。但是由于鋰元素有著相當活潑的物理化學性質(zhì)，所以在低溫、高溫的狀態(tài)下，也就是冬季和夏季，在不同的高溫條件下有著不相同的反應溫度和放電壓力。因此，電池的工作年限和使用壽命也有所不同，故而導致汽車的行駛里程數(shù)產(chǎn)生不同。

三、純電動汽車續(xù)航能力提升策略

（一）優(yōu)化儲熱技術(shù)

電動汽車的通病就是受環(huán)境溫度的影響很大，在冬天開啟空調(diào)的時候用電量就會產(chǎn)生急劇下降的情況，其成因大多是由于電動汽車在運行過程當中，是以電力為供熱的主要來源。因此，通常都可以利用熱敏電阻中的PTC元素發(fā)熱實現(xiàn)取暖。電池元件在電量流經(jīng)的時刻就會形成大量的熱度，對電動汽車來說具有熱風的供給和來源功能。不過，由于它在工作方式上存在很大的功率損耗，所以電動汽車在熱功能方面就必須有新的技術(shù)發(fā)揮加時和補償功能，這也是增加電池續(xù)航里程數(shù)的重要所在，因此對儲熱技術(shù)的優(yōu)化運用將會被廣泛應用。儲熱技術(shù)指的是在有熱量的時候可以把不需要用的熱量存儲到一定的介質(zhì)之中，在需要用到熱量的時候再釋放出來，這種能量儲存技術(shù)就是儲熱技術(shù)，其中的介質(zhì)叫做儲熱介質(zhì)。一般來說目前使用的儲熱介質(zhì)是水，儲熱介質(zhì)在能力的參數(shù)方面之標準被稱為儲熱密度，相對于純電動汽車而言，水的儲熱密度數(shù)值不夠的現(xiàn)象頻發(fā)，所以相關(guān)學者的建議方法是找到新的貯熱材料和貯熱來源。熱能的來源主要是車輛在制動時由剎車片所帶來的熱能，以及車輪在行駛于地面的同時，與大地之間的摩擦力，并含有其它的部分熱量，對這種熱能予以吸收也可以減少對蓄電池的熱損耗。

（二）優(yōu)化動力電池智能化管理系統(tǒng)

1.電池壽命管理系統(tǒng)

電池壽命管理系統(tǒng)的工作是監(jiān)視電池的工作狀態(tài)和溫度管理的，其和普通系統(tǒng)有所不同，大部分的測試目標都是動力電池狀態(tài)產(chǎn)生不一樣的狀況下進行測試的。而由于當前的技術(shù)手段的種種限制，并沒能針對單塊動力電池實現(xiàn)有效測試，所以現(xiàn)階段的電動汽車主要在動力電池功能等方面，都是由多種電池組所共同完成的。在多種組件實現(xiàn)協(xié)調(diào)運作的狀況和場景下，動力電池也會產(chǎn)生許多不相同的狀態(tài)。因為在動力電池中運行的時間不一樣的組件將產(chǎn)生不同的老化狀況，所以在電動汽車的動力組件中，就有可能會產(chǎn)生一些急于更換的現(xiàn)象。此外，因為這些器件的生命周期都很短，所以生命周期較短的電池組相對于說明較長的組件來說就將形成拖累的效果和負面影響，也就讓整個電池組的表現(xiàn)方面和整體表現(xiàn)效果都較差?；谏鲜鏊f的這些狀況，多個電池相互組成的動力系統(tǒng)在單個表現(xiàn)上遠遠比不上動力電池組的方面，這也正是電池組質(zhì)量不統(tǒng)一的根源所在。通過動力電池生命周期的管理能夠?qū)ο到y(tǒng)數(shù)據(jù)進行更加智能的分析和調(diào)整，一旦電動汽車的動力組件中存在著不統(tǒng)一的情況時，就可以進行有效的控制和掌握，在動力電池組合中出現(xiàn)了壽命偏差的部分予以標記，就可以及時進行調(diào)整，從而減少了不一致性所帶來的一系列影響，從而提升了電動汽車的總體表現(xiàn)穩(wěn)定性。

2.汽車溫度管理系統(tǒng)

純電動汽車的動力電池設(shè)計必須考慮到高溫環(huán)境對其運行所造成的危害，據(jù)《新京報》的相關(guān)報道，純電動汽車的最高工作溫度范圍約為二十五度。在這樣的高溫條件下正常運行就可以獲得最佳的動力電池效能，而一旦高于這種環(huán)境溫度，動力電池在正常運行的同時也會自行將能量轉(zhuǎn)化成熱量，從而增加了動力電池的內(nèi)部工作溫度，減少了動力電池的使用性能，進而形成惡性循環(huán)。假如動力電池在實際運行中的工作溫度小于這個溫度，則充電的放熱反應將會遭到抑制，從而減少了電動汽車的續(xù)航里程數(shù)。而如果充電后的工作溫度太高則使用壽命大幅減少，所以在電動汽車實際運行的同時，也必須維持動力電池工作溫度的一定數(shù)值，如何做到這一點是當前需要關(guān)注的話題，電池溫度管理系統(tǒng)也就是基于這個背景之下才產(chǎn)生的電池溫度的管理，能夠在電池工作的時候?qū)崟r監(jiān)測其溫度上升或變化的狀態(tài)，如果電池溫度出現(xiàn)過高或過低的情況要及時調(diào)節(jié)參數(shù)，使電池發(fā)揮出最佳的使用效果。

（三）對汽車整體進行全面優(yōu)化

1.對整車重量進行控制

首先，從當前的設(shè)計現(xiàn)狀來看。新型復合材料在當今時代的汽車設(shè)計上的廣泛應用已經(jīng)成為時代的潮流，電動汽車車身則可以使用碳纖維、塑料和鎂鋁合金等的材質(zhì)，因為這種金屬材料都是新型材料，穩(wěn)定性更好，同時也可以很大的降低車輛自重，根據(jù)不同的車輛特點進行整體造型設(shè)計的同時，也可以根據(jù)材料的特征進行獨特性的設(shè)計，從而表現(xiàn)出更加個性化的設(shè)計特征，再根據(jù)不同品種的新型材料對車體進行打磨的設(shè)計。如果在車內(nèi)進行安裝時，由于車內(nèi)的內(nèi)飾并沒有承載作用，可通過碳纖維減重。

其次，除了應用新材料之外，新型結(jié)構(gòu)也是設(shè)計的改進方向之一，傳統(tǒng)的汽車在強度方面很大程度上會受到材料的影響。隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化的結(jié)構(gòu)也已經(jīng)應用在了汽車的領(lǐng)域，通過有限元的方法實現(xiàn)對車身的打磨與改裝，以結(jié)構(gòu)材料代替了車體重量，從而減輕了車輛的自重。另外，技術(shù)人員也能夠利用高速一體化的先進技術(shù)，在普通的材料設(shè)計的基礎(chǔ)上，利用材料剛度更大的工藝完成車身優(yōu)化，對部分非承載式的結(jié)構(gòu)設(shè)計，也可以通過鋼塑一體來實現(xiàn)的設(shè)計。

除了要采用新型材質(zhì)和新結(jié)構(gòu)以外，還可以選擇全新的制作工序來開展工作。因此，電動汽車在車身設(shè)計中還可以做出進一步的改善和優(yōu)化，同時由于新型材質(zhì)的大量產(chǎn)生和應用，傳統(tǒng)的材質(zhì)連接技術(shù)已經(jīng)無法適應現(xiàn)代車輛的需要，因此新型材料也必須用全新的工藝技術(shù)為其服務，例如碳纖維材質(zhì)就必須通過特制的膠水進行粘接，而其他種類的材質(zhì)也可以通過全新的激光連接技術(shù)實現(xiàn)連接。

2.減小風阻

外形設(shè)計也是電動汽車續(xù)航里程數(shù)的主要影響因素，特別是在高速行駛的時候更是如此。根據(jù)公式的推論，由于車輛的風阻值與行駛車速呈平方比的關(guān)系，因此風阻值變化所造成的車輛速度損失很大。也就是說，隨著車輛的速度提高，風阻值在功率方面的損失也會慢慢增加，所以人們在進行汽車設(shè)計時，必須充分考慮到汽車的總體外形，這也是比較關(guān)鍵的考量因素。通常汽車的車型越小尺寸會越短，其所受到的空氣阻力也就會更小，兩節(jié)車廂的風阻值就等于三節(jié)車廂的風阻值。而迷你轎車的風阻值就等于普通轎車的風阻值，所以如果汽車車身的整體尺寸沒有變化，則汽車車身在空氣動力學理論的設(shè)計指導下，才能充分發(fā)揮其功能與價值。

（四）注重對電池的正確保養(yǎng)

若要提高純電動汽車的續(xù)航里程數(shù)，就必須要加強對電池的養(yǎng)護，首先要注意的是環(huán)境溫度，其次要控制充電的時間，最后要注重電池的特殊情況保養(yǎng)。環(huán)境溫度過高將會影響到蓄電池內(nèi)部的壓力值，增加蓄電池的失水量，降低電池活性，最終導致電瓶壽命的縮減。據(jù)汽車維修技術(shù)網(wǎng)查詢，純電動汽車交流充電時間一般控制在6—8小時左右。此外電動車虧電狀況之下的電池保存也需要注意，長時間處在虧電閑置狀態(tài)蓄電池會發(fā)生一定的損壞，蓄電池閑置不用的時候要定期充電，保持在健康和常態(tài)之中。

結(jié)語

綜上所述，提高純電動汽車的續(xù)航里程數(shù)需要考慮到多方面的影響因素，比如汽車的阻力因素、蓄電池的容量大小，還要考慮到汽車因素的影響。因此有關(guān)設(shè)計者要優(yōu)化儲熱技術(shù)，進行電池智能化管理，還要對汽車整體設(shè)計進行全面優(yōu)化，注重對電池的正確保養(yǎng)。