純電動汽車續航能力提升的探討

文 黎偉爍

一、純電動汽車續航現狀

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上發展相對滯后，安全性也不佳，并且存在相對惡劣的技術條件。近些年來，由于鉛酸蓄電池的總功率和轉換效能都略顯不足，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，續航能力也是決定汽車應用前景的重要因素，在很多企業所生產的電動汽車中，其續航運營里程數與引擎的排量、油箱容量都有關聯。通過太平洋汽車網分析不難看出，一般來說汽油機加滿一次的汽油續航里程就能達到五百公里，大大超過了純電動汽車的續航里程數。而電力傳動與控制也是純電動汽車能夠發動的基礎和關鍵，也是與傳統汽油機汽車的主要區別和最大的差異。盡管在純電動汽車的基本功能上與傳統燃油電動汽車基本一樣，不過續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航的總里程數產生一定的限制。雖然降低空氣阻力可以改善純電動汽車的總功率表現和續航性能，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，只是在結構和技術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構控制兩部分，而蓄電池自身的結構和技術也對其電容的大小具有至關重要的意義。

（三）氣溫因素

氣溫對純電動汽車的續航里程數有不小的影響，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，所以在低溫、高溫的狀態下，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產生不同。

三、純電動汽車續航能力提升策略

（一）優化儲熱技術

電動汽車的通病就是受環境溫度的影響很大，在冬天開啟空調的時候用電量就會產生急劇下降的情況，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元素發熱實現取暖。電池元件在電量流經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發揮加時和補償功能，這也是增加電池續航里程數的重要所在，因此對儲熱技術的優化運用將會被廣泛應用。儲熱技術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，這種能量儲存技術就是儲熱技術，其中的介質叫做儲熱介質。一般來說目前使用的儲熱介質是水，儲熱介質在能力的參數方面之標準被稱為儲熱密度，相對于純電動汽車而言，水的儲熱密度數值不夠的現象頻發，所以相關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）優化動力電池智能化管理系統

1.電池壽命管理系統

電池壽命管理系統的工作是監視電池的工作狀態和溫度管理的，其和普通系統有所不同，大部分的測試目標都是動力電池狀態產生不一樣的狀況下進行測試的。而由于當前的技術手段的種種限制，并沒能針對單塊動力電池實現有效測試，所以現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。在多種組件實現協調運作的狀況和場景下，動力電池也會產生許多不相同的狀態。因為在動力電池中運行的時間不一樣的組件將產生不同的老化狀況，所以在電動汽車的動力組件中，就有可能會產生一些急于更換的現象。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方面和整體表現效果都較差。基于上述所說的這些狀況，多個電池相互組成的動力系統在單個表現上遠遠比不上動力電池組的方面，這也正是電池組質量不統一的根源所在。通過動力電池生命周期的管理能夠對系統數據進行更加智能的分析和調整，一旦電動汽車的動力組件中存在著不統一的情況時，就可以進行有效的控制和掌握，在動力電池組合中出現了壽命偏差的部分予以標記，就可以及時進行調整，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穩定性。

2.汽車溫度管理系統

純電動汽車的動力電池設計必須考慮到高溫環境對其運行所造成的危害，據《新京報》的相關報道，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，而一旦高于這種環境溫度，動力電池在正常運行的同時也會自行將能量轉化成熱量，從而增加了動力電池的內部工作溫度，減少了動力電池的使用性能，進而形成惡性循環。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航里程數。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值，如何做到這一點是當前需要關注的話題，電池溫度管理系統也就是基于這個背景之下才產生的電池溫度的管理，能夠在電池工作的時候實時監測其溫度上升或變化的狀態，如果電池溫度出現過高或過低的情況要及時調節參數，使電池發揮出最佳的使用效果。

（三）對汽車整體進行全面優化

1.對整車重量進行控制

首先，從當前的設計現狀來看。新型復合材料在當今時代的汽車設計上的廣泛應用已經成為時代的潮流，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，因為這種金屬材料都是新型材料，穩定性更好，同時也可以很大的降低車輛自重，根據不同的車輛特點進行整體造型設計的同時，也可以根據材料的特征進行獨特性的設計，從而表現出更加個性化的設計特征，再根據不同品種的新型材料對車體進行打磨的設計。如果在車內進行安裝時，由于車內的內飾并沒有承載作用，可通過碳纖維減重。

其次，除了應用新材料之外，新型結構也是設計的改進方向之一，傳統的汽車在強度方面很大程度上會受到材料的影響。隨著現代技術的不斷發展，智能化的結構也已經應用在了汽車的領域，通過有限元的方法實現對車身的打磨與改裝，以結構材料代替了車體重量，從而減輕了車輛的自重。另外，技術人員也能夠利用高速一體化的先進技術，在普通的材料設計的基礎上，利用材料剛度更大的工藝完成車身優化，對部分非承載式的結構設計，也可以通過鋼塑一體來實現的設計。

除了要采用新型材質和新結構以外，還可以選擇全新的制作工序來開展工作。因此，電動汽車在車身設計中還可以做出進一步的改善和優化，同時由于新型材質的大量產生和應用，傳統的材質連接技術已經無法適應現代車輛的需要，因此新型材料也必須用全新的工藝技術為其服務，例如碳纖維材質就必須通過特制的膠水進行粘接，而其他種類的材質也可以通過全新的激光連接技術實現連接。

2.減小風阻

外形設計也是電動汽車續航里程數的主要影響因素，特別是在高速行駛的時候更是如此。根據公式的推論，由于車輛的風阻值與行駛車速呈平方比的關系，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計時，必須充分考慮到汽車的總體外形，這也是比較關鍵的考量因素。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，兩節車廂的風阻值就等于三節車廂的風阻值。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計指導下，才能充分發揮其功能與價值。

（四）注重對電池的正確保養

若要提高純電動汽車的續航里程數，就必須要加強對電池的養護，首先要注意的是環境溫度，其次要控制充電的時間，最后要注重電池的特殊情況保養。環境溫度過高將會影響到蓄電池內部的壓力值，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。據汽車維修技術網查詢，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蓄電池會發生一定的損壞，蓄電池閑置不用的時候要定期充電，保持在健康和常態之中。

結語

綜上所述，提高純電動汽車的續航里程數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。因此有關設計者要優化儲熱技術，進行電池智能化管理，還要對汽車整體設計進行全面優化，注重對電池的正確保養。