纯电动汽车续驶里程研究

纯电动汽车续驶里程研究

运如敏

湖州交通集团公共交通有限公司 浙江湖州 313000

摘　要：随着汽车拥有量不断增长，尾气所带来的污染问题日益严重，同时世界石油资源日益枯竭，各国政府、世界人民和汽车制造企业都普遍认为，未来汽车发展的方向必须是节能减排，而纯电动车正是这股潮流中的领军人物。但技术的瓶颈限制了纯电动车续航里程的提高。本文先是简单地叙述了纯电动车的续航能力的问题，然后是从纯电动车的实际运用中总结出影响它续航能力的因素，并以此为基础，简单地阐述了提高纯电动车续航能力的方法。

关键词：纯电动汽车；续驶里程

前　言：作为现代工业文明象征的汽车是社会经济发展的重要引擎，其质量好坏、民众喜爱程度更体现了一个国家的综合国力水平。随着科技的发展，纯电动汽车逐渐走进千家万户，用户购买纯电动汽车的重要衡量标准就是其续航里程的高低。

一、纯电动汽车的发展现状

（一）电池应用现状

纵观整个纯电动车生产业，其电池以铅酸、锂离子为主。铅酸电池是纯电动车发展的初期主流电池，但其性能低、充电速度缓慢、寿命短，污染较严重。因此，随着科技手段的发展，铅酸电池逐步被锂离子电池取代。锂离子电池的自放电率较低，无记忆效应，比铅酸电池容量大，循环寿命较长。

（二）续航能力的现状

简单来说纯电动汽车的续航能力是在电池饱和状态下行驶到下次充电的里程数。从目前的汽车产品来看，虽然汽车企业一直在加大电池、车身等方面的技术开发，但纯电动汽车的续航里程仍然远远不及汽油机汽车。在纯电动汽车市场宣传里虚报电池容量和续航里程几乎是行业潜规则。

二、影响纯电动汽车续航里程的因素

（一）电池的容量

电力驱动和电力控制系统是纯电动汽车与汽油机车区分最大的一个方面。蓄电池容量是限制纯电动车续航里程的重要因素，但由于蓄电池制造工艺和材料制约，导致纯电动汽车使用的电池蓄电量远远达不到汽车用户续航里程的要求。在纯电动车使用时，电池放电量越大，容量降低得越快，续航里程就越短。

（二）气温的高低

影响电池容量的另外一个因素就是外部温度的高低，纯电动车在夏季和冬天的续航里程不同。我们举个例子，以锂离子电池来说，它的充放过程是氧化还原反应，由于锂元素的化学特性非常活泼，随着温度的变化，氧化还原反应强度也不同，蓄电和放电流的大小也不同，从而导致汽车续航里程的不同。

（三）辅助装置能耗

汽车灯光、音响、空调、机载控制系统，空气压缩机、液压泵等均属于车辆辅助设备，在纯电动汽车中使用时，这些辅助设备也同样耗电。从统计数据来看，辅助设备的能量消耗约为6%至12%，如果能够进一步减少这部分的能量消耗，纯电动车的续航里程就会增加。

（四）汽车行驶中的阻力

显而易见，纯电动汽车行驶中的阻力越大，其克服阻力所消耗的电能越多，续航能力就越差。影响汽车阻力的因素是多方面的，如整备质量、风阻、滚阻、迎风面、道路坡度等等。

三、纯电动汽车增加续航里程的策略

（一）优化汽车设计，提升续航里程

1.1减轻整备质量

滚动阻力和加速阻力的大小是随着整车辆质量变化的，因此降低整备车辆质量就可以增加续航里程。汽车轻量化是一项复杂的系统工程，涉及车身、内外饰、底盘，动力电池、驱动系统和电控系统等。一般情况下，车身、内外饰和底盘约占整体质量的2/3，因此纯电动车生产厂家的主要技术攻关放在减轻整体质量这一点上。

目前，汽车轻量化技术最广泛地应用于车身铝合金，即根据添加的合金不同、比例的差异，以及生产工艺上的区分控制车体、架子、制动盘、汽缸和车轮的控制等。另外，碳纤维材料的开发也提供了汽车轻量化的方向，这一技术难点并不在碳纤维本身，而是汽车成品如何加工。

1.2减少风阻

减少风阻的主要方法有两种：一是降低风阻系数，二是减小迎风面积。正常运行的车辆，顶部、底座和侧座空气的流动是不同的，一般来说车顶空气的流动率为35-40%，侧面约25%，车底10-15%。而从车体外观上看，车体与车体的设计相差无几，对减小风阻的作用可以略去。那么，我们要从汽车的侧面和底盘来设计，以减少风阻。我们可以参考日韩系汽车三角楔和流体塑件的设计，在车头、尾部下方安装扰流翼，以减少车身摆动，起到降低风阻的作用。

汽车在高速运行过程中，底盘越平整，底盘部件的高度差越小，空气的阻力也越小，这是欧美汽车体系设计中的一个特点。当然，如果我们不能在技术上解决底盘零件高度差，也可以将一块扰流板加在前保险杠的下方，这不但可以减小风阻，还能提高底盘的安全。

除了车身的流线性设计与底盘的平整设计外，减少风阻的方法还包括增加挡板、封闭轮毂等。增加挡板可以将原来通过车底的气流从车身两侧分离出来，同时减少了两侧的气流进入车底，增强轮胎的抓地力，减少了滚阻。纯电动车采用封闭轮毂，在正常刹车时可回收大量的动能，这对新型有动力回收的能源车辆来说，可以有效地降低能量消耗，增加续航里。

（二）优化电池设计及正确使用电池

2.1优化电池设计

优化电池的设计主要是增加可用电量，这是最优设计方案，即整备质量没有改变的情况下，蓄电池的可用电量升级的基本理论是提高电力电池的能量密度，这是当前最主要的电池设计瓶颈之一。简单地说，要想提高电池的能量密度，就要从增加电池的正负极活性物质比，增加电池的正负极物质比，减轻电池的质量等方面来进行研究，这就要求电池的开发企业对电解液，隔离膜，粘结剂，基体及集流体，壳材料制造等方面的详细研究及分析，可以称为系统性工程，涉及新材料的开发与系统应用。在目前的情况下，我们需要两条腿来走路，一是改进现有的电池生产和制造，提高现有的材料性能，属于短期解决办法；二是积极发展新的电池材料，寻找一种性能较好的电池制备方法，这是一种中长期解决办法。

2.2用户正确使用和保养电池

首先，要注意电池的使用温度不宜过高。环境温度过高会导致蓄电池失水，使电池活性降低，更严重会导致电池发热，即所谓的电池"鼓包"被废止。第二，掌握充电的科学时间。电池放电量在70%左右是充一次的最佳时间。最后，不要亏电。电池在亏电后储存，容量降低，严重损坏电池。纯电动车在不使用闲置时，要注意定期充电，保持电池的健康。

（三）提高能量回收率

车辆在行驶过程中制动减速的原理就是通过车辆摩擦来降低汽车速度，而减少车速则意味着降低动能，根据能量守恒定律，损失的动能是以热量的形式释放出来的，这是由于传统汽车没有能源回收系统，制动刹车时的这一部分能源浪费了。纯电动车的电机同时具有电动和发电的功能，我们要优化储存装置的能量接收、电机发电和能量回收战略，就可以将车辆在减速过程中的动能转化为电能，最终储存到动力电池中，达到延长续航里程的目标。

（四）提高驱动系统效率

我们假定电池可用电不变，那么影响汽车续航里程的因素将集中在驱动系统的效率上。无论是从汽车续航里程的理论上计算，还是从实践中的应用来验证，驱动系统的效率基本与能量成反比，即驱动系统的效率越高，能量耗用越低，续行里程的效率就越大。因此，提高动力系统的效率也是纯电车续航里程提高的重要原因。

结束语：

纯电动汽车是新能源汽车的代表，它为汽车能源和大气污染问题的解决提供了重要的方向。提高续航里程并不能单纯地用堆积电池来实现，而是要从不同的方面来解决，系统地解决这一问题。相信随着科技的进步，汽车制造企业解决了电动车续航里程的问题，纯电动车将进入更多家庭 。

参考文献：

[1]韩永飞.纯电动汽车续驶里程提升的研究[J].企业科技与发展,2018,(4):187-188. DOI:10.3969/j.issn.1674-0688.2018.04.078.

[2]李雷,高鹏,吴广.纯电动汽车续驶里程计算研究[J].汽车电器,2018,(12):4-5.