低碳環境下電動汽車續航能力的提升

孫環　蹇偉國

摘 要：隨著科學技術的不斷發展，電動汽車為能源短缺等問題的解決提供了全新的思路。目前，電動汽車的整體性能得到了顯著提升，基本滿足了大眾對電動汽車的使用需求。但是，電動汽車的續航能力仍然面臨較大的技術瓶頸。基于此，文章就電動汽車續航能力問題展開分析和探討，總結了電動汽車續航能力的主要影響因素，并提出了電動汽車續航能力提升的主要方法，以期能提升電動汽車的應用水平。

關鍵詞：電動汽車；低碳；續航

電動汽車與燃油汽車在能源方面存在明顯區別，電動汽車以電力能源作為驅動力，對環境污染相對較小。隨著人們環境保護意識的加強，電動汽車顯然成為人們出行最理想的選擇之一。近年來，大量技術創新和改進，使以特斯拉、比亞迪為代表的電動汽車性能得到顯著提升。但是，在電動汽車續航能力方面的技術突破則略顯不足。

1 電動汽車發展現狀

從上世紀70年代開始，全球各大汽車公司相繼開始研發各類電動汽車，試圖通過電動汽車來緩解全球能源危機和燃油污染問題。時至今日，大量科研成果成功轉化為產品，電動汽車市場也日漸繁榮。

但是，電動汽車續航能力仍然是各大公司和機構努力攻關和突破的難點。電動汽車續航能力是指電池充足電后一次連續行駛的能力。行駛里程越大，則續航能力越強。例如，特斯拉電動汽車一次充電續航里程在500公里左右。而比亞迪、奇瑞等國產電動汽車，實際續航里程卻非常有限。如何改善電動汽車的續航能力，關系到電動汽車行業的發展，同時決定電動汽車的市場推廣和普及。

2 電動汽車續航能力的影響因素

2.1 電池容量

電池容量即電池在放電條件下釋放出的全部電量，是決定電動汽車續航能力的主要因素。電池容量的單位是安培小時（1A的電流放電時長）。電池容量受電池原理和結構等多方面因素的影響，電池放電電流越大，放電容量越小。電池中的電解液溫度控制不合理，溫度過低，也會導致電池輸出容量減少。

2.2 汽車設計

汽車設計影響到汽車的能耗，對應也會影響汽車的續航能力。汽車在行駛過程中需要面對多方面的阻力，如汽車滾動阻力、空氣阻力、坡度阻力以及加速阻力等。以空氣阻力為例，當汽車行駛速度達到80公里/小時，汽車行駛過程中受到的空氣阻力最大，約占全車阻力的80%。在這些阻力的影響下，汽車需要消耗更多的能量以克服阻力。相對于電動汽車，燃油汽車在汽車設計上的投入更大，并形成了相對完整的空氣阻力解決方案，保證了對燃油汽車的能耗控制。而由于電動汽車出現時間相對較晚，因而在相關領域的研究也比較缺乏，加強對電動汽車的設計工作非常關鍵。

2.3 充電方法

電動汽車續航能力與充電方法也有一定關系。在電動汽車充電實現隨需隨充的情況下，電動汽車的續航能力將得到有效解決。但是，就目前電動汽車充電現狀來看，距離隨需隨充還有較大距離。

電動汽車充電方式主要有常規充電、快速充電和更換電池三種方式。常規充電充電時間較長，是按照定流或定壓的方式對電池進行電能補充。傳統充電難以保證電池的充足，甚至會影響到電池壽命。快速充電，是以電池額定容量以上的電流對電池進行充電，充電速度相對較快。但是，快速充電會產生大量電流，從而對電池壽命造成一定影響。

更換電池，即直接將釋放電能的電池進行更換，使電動汽車重新獲得充足的電力。綜合來看，更換電池是最為高效的充電方式，但需綜合考慮電動汽車的電池規格以及電池損耗情況等，因此更換電池這種方式還有待進一步探索和研究。

3 低碳環境下電動汽車續航能力提升的方法

3.1 優化汽車設計

3.1.1 汽車外觀。汽車行駛過程中產生的阻力是增加汽車能耗的重要原因。對此，提升電動汽車外觀設計的合理性，有利于提升電動汽車續航能力。電動汽車廠商應從電動汽車運行原理出發，綜合分析和評估電動汽車的風阻、滾動阻力以及加速阻力，通過對車體進行優化，以盡可能降低阻力對電動汽車的影響，提升整體續航能力。

3.1.2 汽車重量。適當降低汽車重量，同樣能有效提升電動汽車續航能力。首先，在確保行駛安全和速度的基礎上，盡可能降低汽車自重，如車廂內部結構的優化和改進、車體構造的調整，不必要構件的去除等。其次，針對汽車自重問題，應加強對電動汽車結構材料的改良，在不影響性能、安全的情況下使用質量更小的材料，達到減輕汽車重量的目的。

3.2 增大電池容量

3.2.1 電池數量。增加電池數量無疑是提高電池續航能力的有效途徑。電動汽車動力源于內部裝載的電池組，電池組由相同規格的電池串聯疊置而成，增加電池組能提升電動汽車續航能力。但是，電池數量的增加，一方面需綜合考慮放電電流，保持電池組的穩定狀態。另一方面需考慮造價成本與性能提升之間的平衡關系。

3.2.2 電池類型。目前，電動汽車電池種類較為多樣，除了鋰電池外，還有鎘鎳電池和鈉硫電池等，不同類型的電池容量不盡相同，使用壽命和衰減也有較大區別。即使是最新型的鋰電池，在電池容量上也存在較大缺陷。對此，加強電池的改良和創新，尋求存儲能力更強的電池是解決電動車續航能力的關鍵。例如，石墨烯鋰電池充電速度快、電池容量更大，比目前特斯拉汽車所裝載的容量提升近70%。對此，電動車制造商需要加大科學研發力度，以探索和尋求性能更強的替代者。

3.2.3 電池做功。電動車電池組放電電流越大，放電速度就越快，對應的續航能力越小。因此，適當控制電動汽車運行中電池放電電流大小，能改善電池放電速度，進而達到提高汽車續航能力的目的。此外，電池容量在一定程度上受外界溫度環境的影響。為降低外部環境對電池容量和放電的影響，可在行車前、電池容量不足以及充電過程中啟動預熱和保溫裝置，激發電池容量，以發揮電池組更高性能。

3.3 改進充電方法

3.3.1 備用電池。電動汽車可以安裝一個備用電池以提升電動汽車續航里程。備用電池可視為電動汽車備胎，在日常出行中，在行駛距離較短的情況下可以由主電池進行供電。在遠距離行駛或者緊急狀況下，可通過啟動備用電池的方式提升電動汽車行駛距離以順利抵達充電站，從而解決電動汽車充電麻煩。

3.3.2 階段充電。階段充電，即恒流、恒壓限流、涓流浮充的三階段充電模式。階段充電的好處在于：一是能夠保持電流恒定，避免對電池的損傷；二是提高電池容量轉換效率，加速充電速度；三是確保電池均衡受電，延長電池組使用壽命。因此，可加大階段充電的普及和推廣力度，以解決電動汽車充電難題，提升電動汽車續航能力。

4 結束語

電動汽車的使用對于環境保護和能源節約有非常積極的作用。隨著低碳時代的到來，電動汽車的普及成為必然。文章對電動汽車續航能力的影響因素進行了研究，提出了改進電動汽車設計、增大電池容量、改進充電方法等方面的可取措施，希望能為解決電動汽車續航能力問題及電動汽車的未來普及和發展帶來一些啟迪。

參考文獻

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