低碳环境下电动汽车续航能力的提升

孙环　蹇伟国

摘 要：随着科学技术的不断发展，电动汽车为能源短缺等问题的解决提供了全新的思路。目前，电动汽车的整体性能得到了显著提升，基本满足了大众对电动汽车的使用需求。但是，电动汽车的续航能力仍然面临较大的技术瓶颈。基于此，文章就电动汽车续航能力问题展开分析和探讨，总结了电动汽车续航能力的主要影响因素，并提出了电动汽车续航能力提升的主要方法，以期能提升电动汽车的应用水平。

关键词：电动汽车；低碳；续航

电动汽车与燃油汽车在能源方面存在明显区别，电动汽车以电力能源作为驱动力，对环境污染相对较小。随着人们环境保护意识的加强，电动汽车显然成为人们出行最理想的选择之一。近年来，大量技术创新和改进，使以特斯拉、比亚迪为代表的电动汽车性能得到显著提升。但是，在电动汽车续航能力方面的技术突破则略显不足。

1 电动汽车发展现状

从上世纪70年代开始，全球各大汽车公司相继开始研发各类电动汽车，试图通过电动汽车来缓解全球能源危机和燃油污染问题。时至今日，大量科研成果成功转化为产品，电动汽车市场也日渐繁荣。

但是，电动汽车续航能力仍然是各大公司和机构努力攻关和突破的难点。电动汽车续航能力是指电池充足电后一次连续行驶的能力。行驶里程越大，则续航能力越强。例如，特斯拉电动汽车一次充电续航里程在500公里左右。而比亚迪、奇瑞等国产电动汽车，实际续航里程却非常有限。如何改善电动汽车的续航能力，关系到电动汽车行业的发展，同时决定电动汽车的市场推广和普及。

2 电动汽车续航能力的影响因素

2.1 电池容量

电池容量即电池在放电条件下释放出的全部电量，是决定电动汽车续航能力的主要因素。电池容量的单位是安培小时（1A的电流放电时长）。电池容量受电池原理和结构等多方面因素的影响，电池放电电流越大，放电容量越小。电池中的电解液温度控制不合理，温度过低，也会导致电池输出容量减少。

2.2 汽车设计

汽车设计影响到汽车的能耗，对应也会影响汽车的续航能力。汽车在行驶过程中需要面对多方面的阻力，如汽车滚动阻力、空气阻力、坡度阻力以及加速阻力等。以空气阻力为例，当汽车行驶速度达到80公里/小时，汽车行驶过程中受到的空气阻力最大，约占全车阻力的80%。在这些阻力的影响下，汽车需要消耗更多的能量以克服阻力。相对于电动汽车，燃油汽车在汽车设计上的投入更大，并形成了相对完整的空气阻力解决方案，保证了对燃油汽车的能耗控制。而由于电动汽車出现时间相对较晚，因而在相关领域的研究也比较缺乏，加强对电动汽车的设计工作非常关键。

2.3 充电方法

电动汽车续航能力与充电方法也有一定关系。在电动汽车充电实现随需随充的情况下，电动汽车的续航能力将得到有效解决。但是，就目前电动汽车充电现状来看，距离随需随充还有较大距离。

电动汽车充电方式主要有常规充电、快速充电和更换电池三种方式。常规充电充电时间较长，是按照定流或定压的方式对电池进行电能补充。传统充电难以保证电池的充足，甚至会影响到电池寿命。快速充电，是以电池额定容量以上的电流对电池进行充电，充电速度相对较快。但是，快速充电会产生大量电流，从而对电池寿命造成一定影响。

更换电池，即直接将释放电能的电池进行更换，使电动汽车重新获得充足的电力。综合来看，更换电池是最为高效的充电方式，但需综合考虑电动汽车的电池规格以及电池损耗情况等，因此更换电池这种方式还有待进一步探索和研究。

3 低碳环境下电动汽车续航能力提升的方法

3.1 优化汽车设计

3.1.1 汽车外观。汽车行驶过程中产生的阻力是增加汽车能耗的重要原因。对此，提升电动汽车外观设计的合理性，有利于提升电动汽车续航能力。电动汽车厂商应从电动汽车运行原理出发，综合分析和评估电动汽车的风阻、滚动阻力以及加速阻力，通过对车体进行优化，以尽可能降低阻力对电动汽车的影响，提升整体续航能力。

3.1.2 汽车重量。适当降低汽车重量，同样能有效提升电动汽车续航能力。首先，在确保行驶安全和速度的基础上，尽可能降低汽车自重，如车厢内部结构的优化和改进、车体构造的调整，不必要构件的去除等。其次，针对汽车自重问题，应加强对电动汽车结构材料的改良，在不影响性能、安全的情况下使用质量更小的材料，达到减轻汽车重量的目的。

3.2 增大电池容量

3.2.1 电池数量。增加电池数量无疑是提高电池续航能力的有效途径。电动汽车动力源于内部装载的电池组，电池组由相同规格的电池串联叠置而成，增加电池组能提升电动汽车续航能力。但是，电池数量的增加，一方面需综合考虑放电电流，保持电池组的稳定状态。另一方面需考虑造价成本与性能提升之间的平衡关系。

3.2.2 电池类型。目前，电动汽车电池种类较为多样，除了锂电池外，还有镉镍电池和钠硫电池等，不同类型的电池容量不尽相同，使用寿命和衰减也有较大区别。即使是最新型的锂电池，在电池容量上也存在较大缺陷。对此，加强电池的改良和创新，寻求存储能力更强的电池是解决电动车续航能力的关键。例如，石墨烯锂电池充电速度快、电池容量更大，比目前特斯拉汽车所装载的容量提升近70%。对此，电动车制造商需要加大科学研发力度，以探索和寻求性能更强的替代者。

3.2.3 电池做功。电动车电池组放电电流越大，放电速度就越快，对应的续航能力越小。因此，适当控制电动汽车运行中电池放电电流大小，能改善电池放电速度，进而达到提高汽车续航能力的目的。此外，电池容量在一定程度上受外界温度环境的影响。为降低外部环境对电池容量和放电的影响，可在行车前、电池容量不足以及充电过程中启动预热和保温装置，激发电池容量，以发挥电池组更高性能。

3.3 改进充电方法

3.3.1 备用电池。电动汽车可以安装一个备用电池以提升电动汽车续航里程。备用电池可视为电动汽车备胎，在日常出行中，在行驶距离较短的情况下可以由主电池进行供电。在远距离行驶或者紧急状况下，可通过启动备用电池的方式提升电动汽车行驶距离以顺利抵达充电站，从而解决电动汽车充电麻烦。

3.3.2 阶段充电。阶段充电，即恒流、恒压限流、涓流浮充的三阶段充电模式。阶段充电的好处在于：一是能够保持电流恒定，避免对电池的损伤；二是提高电池容量转换效率，加速充电速度；三是确保电池均衡受电，延长电池组使用寿命。因此，可加大阶段充电的普及和推广力度，以解决电动汽车充电难题，提升电动汽车续航能力。

4 结束语

电动汽车的使用对于环境保护和能源节约有非常积极的作用。随着低碳时代的到来，电动汽车的普及成为必然。文章对电动汽车续航能力的影响因素进行了研究，提出了改进电动汽车设计、增大电池容量、改进充电方法等方面的可取措施，希望能为解决电动汽车续航能力问题及电动汽车的未来普及和发展带来一些启迪。

参考文献

[1]李泓，郑杰允.发展下一代高能量密度动力锂电池——变革性纳米产业制造技术聚焦长续航动力锂电池项目研究进展[J].中国科学院院刊，2016（09）.

[2]赵云峰，陈俊，朱自萍，等.混合动力汽车和新能源汽车数据分析[J].农业装备与车辆工程，2012（05）.

[3]张尚生，刘敏，苑忠国.纯电动汽车续航里程提升措施分析[J].汽车实用技术，2016（05）.

[4]吴小员，沈越，胡先罗，等.增程式电动汽车及其动力锂离子电池[J].储能科学与技术，2014（06）.