汽车新能源的能量密度素质

郭小兰

摘要：能量密度对汽车的续驶里程、动力性、汽车的质量指标和汽车的有效装载质量，以及对汽车的牵引性、操纵稳定性和通过性等一系列性能指标有重要影响。因此，汽车新能源应当具有能量密度高的“特”质。

关键词：汽车新能源;能量密度;续驶里程

【中图分类号】G718.5

【文献标识码】A

【文章编号】2236-1879（2018）13-0175-01

一、汽车的续驶里程

汽车应当具有必要的续驶里程，以保证足够的行驶半径。一般载货汽车的续驶里程为450km以上，轿车的续驶里程为700km以上。新能源的能量密度若比汽油（或柴油）小，则用同样大小的燃料容器，就不能保持原车的续驶里程。

二、汽车的有用空间与有效装载质量

若新能源的能量密度较小，欲保持原车的续驶里程，就会占据汽车更多的有用空间，并且不得不适当地减小汽车的有效装载质量。

三、汽车总质量

若新能源的能量密度较小，为保证原车续驶里程又不降低原车的装载，势必造成新能源汽车总质量增加。即使适当（而不是过分）地减小续驶里程，对于微型小客车而言，采用某些新能源如CNG、压缩氢等仍几乎不可避免地会使汽车总质量增加，进一步不同程度地影响汽车底盘重要部件（尤其是轮胎、车架等）的强度、刚度和寿命，而且影响汽车的通过性能和行驶安全性（如超载情况下车轮可能变成内倾，边滚边滑，温度升高，导致轮胎爆破，造成翻车）。

四、汽车的轴荷分配

燃料容器重新布置后，会改变原车的轴荷分配，进而影响汽车的牵引性、通过性和操纵稳定性等。

第一，对驱动轮附着质量的影响。为获得足够的最大牵引力，驱动轮应有足够的附着质量。为此，对于后轮为单胎的双轴汽车，空载时后轮载荷的比例应不小于40%，以避免汽车在克服最大阻力工况时因附着力不够而产生后轮滑转现象。满载时后轮载荷的比例则应保持在60%以上。燃料容器重新布置后，可能会使驱动轮的附着质量发生不利的变化。

第二，对等寿命原则的干扰。原车设计时已经考虑了保证汽车质量尽可能均匀的分配给各个车轮，使各轮胎负荷能力充分利用并保证其使用寿命相互接近。燃料容器重新布置后，可能使原车精心设计的最佳轴荷分布发生不利的变化。

第三，对操纵稳定性的影响。操纵稳定性是指在驾驶员不感到过分紧张、疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶员通过转向系及转向车轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。

轴荷分布变化后，若前轴载荷过大，则转向沉重，且下坡紧急制动时容易向前翻车。若后轮载荷过大，则前轮负荷过轻容易失去操纵且上坡加速时容易向后翻车。

轴荷分布变化后，可能会使汽车由不足转向变为过多转向。过多转向是应当避免的不良转向特性。过多转向汽车较易达到临界车速（表征过多转向量的参数。在这个转速下，具有过多转向的汽车，其稳态横摆角速度增益为无穷大），一旦达到临界车速汽车将失去稳定性，只要极其微小的前轮转角也将导致极大的横摆角速度，汽车的转向半径变为极小，汽车將发生危险的激转。虽然陷入临界车速并不多见，但人们已经习惯于驾驶具有不足转向的汽车，假如改装后使汽车的转向特性由不足转向变为不良的过多转向，驾驶员不能适应，在紧急情况下极易因操作失误而酿成大祸。有关标准规定，与原车相比满载条件下轴荷变化超过5%的车辆应进行汽车操纵稳定性试验。

第四，对通过性的影响。通过性是指汽车能以足够高的平均速度通过各种坏路和无路地带及各种障碍的能力。

轴荷分布改变后，可能会使汽车的最小离地间隙、接近角、离去角、纵向通过角（或纵向通过半径）等参数发生不利的变化，从而在越野行驶情况下容易产生顶起失效、触头失效及托尾失效等间隙失效故障。

在许多情况下能量密度成为某种能源能否用作汽车能源的关键因素。能源的能量密度对汽车的续驶里程、有用空间和有效装载质量等有重要的影响。汽车总质量的增加会影响汽车底盘重要部件的强度和刚度，从而对汽车的牵引性、操纵稳定性和通过性等有重要的影响。在更换汽车能源时，应当对新能源的能量密度素质进行分析比较，按照重新确定的续驶里程，计算新能源容量的大小，根据汽车的总布置情况，选定和布置新能源容器。同时，应检测汽车总质量是否符合有关标准的规定，检测其牵引性、操纵稳定性和通过性等是否符合要求。