增加電動汽車續(xù)航能力的方案設(shè)計

摘要：電動汽車是一種具有廣闊發(fā)展前景的綠色交通工具，是實現(xiàn)節(jié)能減排、解決能源和環(huán)境狀況的重要措施之一。但受電動汽車電池容量和充電方式等因素的制約，并未被廣泛使用，為此設(shè)計了循環(huán)電池系統(tǒng)和智能充電樁。本系統(tǒng)在較低成本狀況下，既能提高電動汽車續(xù)航能力，又方便可行，為推廣電動汽車，實現(xiàn)燃油汽車向電動汽車的轉(zhuǎn)換過渡，提出了一個增加電動汽車續(xù)航能力的解決方案。

關(guān)鍵詞：電動汽車；充電樁；續(xù)航能力；方案設(shè)計

中圖分類號： U469.72 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2550（2012）01-0034-03

SU Yuan-xiang，SU Run-zhou

(1.Northeast Forestry University Traffic College，Haerbin 150040，China；

2.Northeast Forestry University College of Science，Haerbin 150040，China)

Abstract：Electric vehicle has broad prospects for development of green transportation. It solved the energy and the environment，realized one of the important measures of energy saving and emission reduction. But by battery capacity and charging ways such as restraints and the influence of existing fuel auto possession，it cannot be used widely. Therefore，cyclic battery systems and intelligent charging pile was designed.At the low cost conditions it not only improve continuous marching ability，but also is convenience and feasible. Meanwhile，in order to realizes the electric vehicle to the fuel cars transitionand puts forward a solution.

Key words:electric cars；battery；charging pile；continuous marching ability

電動汽車是當(dāng)今世界汽車發(fā)展的一個趨勢，但電動汽車至今尚未被廣泛使用。影響電動汽車推廣的因素很多，暫且歸納為八大方面：電池技術(shù)的發(fā)展和利用、基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、購車價格的可比性、零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、動力系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展、電動汽車的使用成本、個人收入水平及電池回收利用體系等［1］。這其中電池的利用和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)最為重要，是制約電動汽車行業(yè)發(fā)展的癥結(jié)。而近年來開發(fā)的混合動力汽車，則需要混合動力整車控制器（HCU）等復(fù)雜的技術(shù)和部件［2］，給普遍推廣使用帶來困難。

1 電動汽車的電力供應(yīng)

電動汽車一般由電動機、動力電源、功率變換器等幾部分組成，其中動力電源是電動汽車的核心部件，直接影響到電動汽車的各項性能。目前，電動汽車上使用的動力電源主要有鉛蓄電池、MH-Ni 電池、鋰離子電池及超級電容器等［3］。而在充電方面，電動汽車充電模式主要分為普通充電、快速充電及電池更換［4］。

普通充電：就是所謂的慢速充電。這種充電模式采用民用電直接充電，即用現(xiàn)在的交流插頭插在車上，大約需要3～8小時，這種充電方式需要時間長，對于著急上班（或辦事）的車主來說很不現(xiàn)實，而對于下班回家將車留在充電站的車主來說，則可接受。

快速充電：這種充電模式并不要求把電池完全充滿，只滿足繼續(xù)行駛的需要即可。充電時間通常在10～20分鐘，只為電池充電50%～80%。這種充電方式雖然省時，但無法充滿電。

電池更換：這種模式是指電動汽車電池沒電之后，可選擇附近的換電站把用完的電池卸下來，換上充滿電的電池。車上電池只要是標(biāo)準(zhǔn)的，就可以立即更換，速度比較快，不存在效率低下的問題。這種模式節(jié)約時間，是值得提倡的，但如何實際推廣使用，目前還是急需解決的一個問題。

基于上述情況，本文將重點討論在電池更換中電池的利用問題，給出一個能增加電動汽車續(xù)航能力的具有可操作性的實際解決方案。

2 電池利用

2.1 標(biāo)準(zhǔn)電池槽的設(shè)計

為了能廣泛被使用且具有可操作性，則需要無論任意廠家、任意品牌和型號的電動汽車，都應(yīng)使用規(guī)格一樣的標(biāo)準(zhǔn)電池，即車上具有統(tǒng)一的電池槽。設(shè)計上，在汽車中應(yīng)裝配三組電池槽，每個電池槽應(yīng)能裝多塊電池，即電池分三組。分配如下：一個裝已用電池組，一個裝正用電池組，一個裝備用電池組，目的是讓電池組循環(huán)使用，這樣可以使其續(xù)航能力得到加強。當(dāng)?shù)竭_充電站（樁）時，將用完的電池（已用電池組）卸下，放入充電站（樁）內(nèi)。然后在充電站（樁）中取出新的電池安裝在車上。為了方便拆裝，電池槽可設(shè)計成抽屜式。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)電池的設(shè)計

電動汽車的電池設(shè)計成組，目的就是為了拆裝和搬運的方便，且應(yīng)出于人性化設(shè)計，每一塊電池的重量控制在1～2 kg左右，以適合各種人群，如老人和婦女。電動汽車專用電池應(yīng)出臺國家標(biāo)準(zhǔn)，就如同普通五號、七號干電池一樣，其規(guī)格大小是統(tǒng)一的。

電動汽車上電池可以不屬于車主，不用購買。購買新車時配備齊全，使用過程采取循環(huán)的方式，類似于用空啤酒瓶換新啤酒一樣。生產(chǎn)電動汽車的廠家可以根據(jù)各自的容量需要，設(shè)計每組電池槽具體使用的電池數(shù)量。

3 充電設(shè)施建設(shè)

充電設(shè)施的建設(shè)也是一大重點。電動汽車充電站的建設(shè)規(guī)模是指充電站的占地面積、電力負荷容量、電壓等級、站內(nèi)充電機的型號數(shù)量等［5］。而在充電設(shè)施中，應(yīng)用最廣泛的是充電樁。

3.1 充電樁的設(shè)計

充電樁應(yīng)設(shè)計成類似于自動售貨機一樣的機器，智能化程度高，要具有電池的自動檢測功能和報警功能，發(fā)現(xiàn)有故障的電池能進行遠程報告或點亮電池報廢的指示燈，以便于巡查人員及時發(fā)現(xiàn)和更換。為節(jié)能減排、合理利用資源，在白天，充電樁可對部分電池進行充電，能滿足白天的正常需求即可；在夜晚，充電樁可對全部電池進行充電。這樣即避免了在用電高峰時電量的緊張，也利用了用電低峰時多余的電力。

需更換電池的消費者通過刷卡的方式來換取和存放電池，最好采用通用的銀聯(lián)卡。如采用專用卡，則消費者可以到指定營業(yè)部門購卡及充值。具體操作時需先插卡且輸入更換的電池數(shù)目，充電樁開啟且允許取出相應(yīng)個數(shù)的已完成充電的電池，待消費者插入相應(yīng)個數(shù)的待充電電池后，方能取出銀聯(lián)卡或?qū)Ｓ每ǎ?dāng)然，系統(tǒng)在卡中即時扣除了相應(yīng)的費用。

3.2 充電樁的維護和建設(shè)

充電樁的建設(shè)和維護應(yīng)由政府出面，組建運營企業(yè)（公司），防止私人建造形成壟斷經(jīng)營。在現(xiàn)有的國有電力公司下面，成立新的子公司。

地方政府負責(zé)提供充電樁的建設(shè)場地，并根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H用量設(shè)計充電樁覆蓋的密度和分布。運營企業(yè)（公司）負責(zé)建設(shè)和維護，組織技術(shù)人員隨時去檢修充電樁，更換需要維修或報廢的電池。

4 燃油汽車到電動汽車的過渡

在當(dāng)今資源緊缺，提倡節(jié)能減排的大環(huán)境下，電動汽車取代燃油汽車是必然趨勢之一。但目前我國燃油汽車保有量很大，特別是城市私用乘用車已形成相當(dāng)規(guī)模，造成了廣泛推廣使用電動汽車的一大障礙。為解決這個問題，現(xiàn)提出一個“軟硬兼施”的解決方法，具體如下：

（1）地方政府出臺政策，強制推廣。如在城市中提出限定期限，到期后禁止燃油汽車上路，時間可以是10年甚至20年。

（2）燃油汽車更換電動汽車，減少原有車族的損失。如原有車族可以免費換取或以適當(dāng)?shù)恼蹞Q方式獲得電動汽車，回收的燃油汽車可用于租賃，提供給那些需要長途旅行的人。原有車族租賃時還可以享受一定的優(yōu)惠，優(yōu)惠的內(nèi)容可以與燃油汽車更換電動汽車時的折換方式有關(guān)；國家也應(yīng)對這樣的汽車租賃公司實行適當(dāng)?shù)膬?yōu)惠政策。

目前城市的私家車絕大多數(shù)都是用于市內(nèi)的行駛，只要充電樁分布合理，完全可以方便地在市內(nèi)使用電動汽車。而最大的貢獻還在于實現(xiàn)節(jié)能減排，提高空氣質(zhì)量。采用這樣一軟一硬的方法，既可以解決私家車主短時間的長途旅行，又能減少他們的損失，從而鼓勵他們更換電動汽車。

5 結(jié)束語

推廣使用電動汽車是大勢所趨，就目前的科學(xué)技術(shù)水平上述方案可操作性很強。可以先在城市內(nèi)小型車輛推廣，逐步完善后可以在全國范圍內(nèi)普及，如果電池技術(shù)提高，甚至還可以應(yīng)用到大型車輛。

該方案的具體實施，目前關(guān)鍵問題是政府的思想和決心。只要政府出面，召集汽車生產(chǎn)廠家、電池生產(chǎn)廠家及電力公司等相關(guān)行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)一起商討，實施方案與細則即可形成并變成現(xiàn)實。如能被世界范圍內(nèi)采用，則對人類社會的發(fā)展都是貢獻。

參考文獻：

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