增加電動汽車續航能力的方案設計

摘要：電動汽車是一種具有廣闊發展前景的綠色交通工具，是實現節能減排、解決能源和環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，為此設計了循環電池系統和智能充電樁。本系統在較低成本狀況下，既能提高電動汽車續航能力，又方便可行，為推廣電動汽車，實現燃油汽車向電動汽車的轉換過渡，提出了一個增加電動汽車續航能力的解決方案。

關鍵詞：電動汽車；充電樁；續航能力；方案設計

中圖分類號： U469.72 文獻標志碼：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

電動汽車是當今世界汽車發展的一個趨勢，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：電池技術的發展和利用、基礎設施的建設、購車價格的可比性、零部件的標準化、動力系統技術的發展、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設施建設最為重要，是制約電動汽車行業發展的癥結。而近年來開發的混合動力汽車，則需要混合動力整車控制器（HCU）等復雜的技術和部件［2］，給普遍推廣使用帶來困難。

1 電動汽車的電力供應

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。車上電池只要是標準的，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 標準電池槽的設計

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，都應使用規格一樣的標準電池，即車上具有統一的電池槽。設計上，在汽車中應裝配三組電池槽，每個電池槽應能裝多塊電池，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使用，這樣可以使其續航能力得到加強。當到達充電站（樁）時，將用完的電池（已用電池組）卸下，放入充電站（樁）內。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，電池槽可設計成抽屜式。

2.2 標準電池的設計

電動汽車的電池設計成組，目的就是為了拆裝和搬運的方便，且應出于人性化設計，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出臺國家標準，就如同普通五號、七號干電池一樣，其規格大小是統一的。

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，使用過程采取循環的方式，類似于用空啤酒瓶換新啤酒一樣。生產電動汽車的廠家可以根據各自的容量需要，設計每組電池槽具體使用的電池數量。

3 充電設施建設

充電設施的建設也是一大重點。電動汽車充電站的建設規模是指充電站的占地面積、電力負荷容量、電壓等級、站內充電機的型號數量等［5］。而在充電設施中，應用最廣泛的是充電樁。

3.1 充電樁的設計

充電樁應設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，發現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現和更換。為節能減排、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卡。如采用專用卡，則消費者可以到指定營業部門購卡及充值。具體操作時需先插卡且輸入更換的電池數目，充電樁開啟且允許取出相應個數的已完成充電的電池，待消費者插入相應個數的待充電電池后，方能取出銀聯卡或專用卡，當然，系統在卡中即時扣除了相應的費用。

3.2 充電樁的維護和建設

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

地方政府負責提供充電樁的建設場地，并根據當地實際用量設計充電樁覆蓋的密度和分布。運營企業（公司）負責建設和維護，組織技術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

在當今資源緊缺，提倡節能減排的大環境下，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規模，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的折換方式獲得電動汽車，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惠，優惠的內容可以與燃油汽車更換電動汽車時的折換方式有關；國家也應對這樣的汽車租賃公司實行適當的優惠政策。

目前城市的私家車絕大多數都是用于市內的行駛，只要充電樁分布合理，完全可以方便地在市內使用電動汽車。而最大的貢獻還在于實現節能減排，提高空氣質量。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 結束語

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

該方案的具體實施，目前關鍵問題是政府的思想和決心。只要政府出面，召集汽車生產廠家、電池生產廠家及電力公司等相關行業的領軍企業一起商討，實施方案與細則即可形成并變成現實。如能被世界范圍內采用，則對人類社會的發展都是貢獻。

參考文獻：

［1］ 朱文慶. 中國電動汽車發展的挑戰［J］. 當代經理人，2010（23）:98-102.

［2］ 胡嘉，楊正林，張彤，羅剛，向玉德. 基于CCP協議的混合動力整車控制器標定系統及其底層驅動的開發［J］. 汽車科技，2010（4）: 67-70.

［3］ 里卡多公司.降低電池的成本和重量［J］. 技術與應用，2010（27）: 18-21.

［4］ 辛建波，溫宇賓，李睿. 電動汽車充電設施需求預測方法探討［J］. 江西電力，2010（34）: 1-5.

［5］ 康繼光，衛振林，程丹明，徐凡. 電動汽車充電模式與充電站建設研究［J］. 電力需求側管理，2009（11）: 64-66.