電動汽車：誰用掉了電池電量

　　由于能源和環(huán)保的壓力，電動汽車的發(fā)展成為汽車工業(yè)發(fā)展的必然。在現(xiàn)有技術(shù)水平下，電池能量存儲密度還不能達(dá)到燃油的水平，電動汽車?yán)m(xù)駛里程短成為電動汽車發(fā)展的瓶頸。為了在現(xiàn)有的技術(shù)水平下提高電動汽車的續(xù)駛里程、降低能量消耗顯得至關(guān)重要。

　　能耗分配和電阻耗能

　　電動汽車作為一個能量系統(tǒng)包括：能量存儲系統(tǒng)、主驅(qū)動系統(tǒng)、輔助電器系統(tǒng)。能量存儲系統(tǒng)除各種電池組以外，還可能包括超級電容等儲能設(shè)備。主驅(qū)動系統(tǒng)是主要能耗系統(tǒng)也是電動汽車行駛的動力傳遞途徑。輔助電器系統(tǒng)主要包括：轉(zhuǎn)向助力油泵、氣泵、燈光等低壓電器。

　　相關(guān)資料文獻(xiàn)表明，傳動過程中的機(jī)械效率、電傳動中電器部件效率均在90%以上，單純提高單個部件性能對整體能耗影響不大。只有依靠系統(tǒng)的有效合理匹配，提高總體效率，才能降低車輛的能量消耗率。

電動汽車能耗分配關(guān)系（圖1）

　　在（圖1）顯示的能量損耗分配中，電池組的內(nèi)阻是能量損耗的一個重要原因。一般單體電池的內(nèi)阻在幾毫歐到幾十毫歐，導(dǎo)線電阻率在（0.02—0.03Ω·m），考慮到電池和導(dǎo)線之間的接觸電阻，整個電池組的內(nèi)阻可能達(dá)到1Ω。在實(shí)際測試中，電動汽車常用的電流為60—90A，而消耗在電池組內(nèi)阻上的功率通常達(dá)到3.6—3.8kW，幾乎占到整車能耗的4%，占能量損耗的25%。

　　因此，降低電池組的內(nèi)阻將大大降低電動汽車的能量損耗。在這方面，首先要選擇內(nèi)阻小、一致性好的高質(zhì)量電池。其次，采用大截面導(dǎo)線，加強(qiáng)電池與導(dǎo)線的連接緊密程度也可以減小電池組內(nèi)阻。

　　環(huán)境溫度對能耗的影響

　　此外，電動汽車的能耗也與環(huán)境因素有著密切的關(guān)系。其中最主要的影響來自環(huán)境溫度。

　　首先，各種電池都有最佳工作溫度，且在不同溫度時電池組放出的能量及內(nèi)阻等都有很大差別。以鋰離子電池為例，經(jīng)過長時間的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在冬季（-10℃）其可放出能量僅為夏季（30℃）的2/3，電池內(nèi)阻增加了近1倍。

　　其次，溫度對車輛各潤滑部分、氣泵、轉(zhuǎn)向油泵的工作效率等都有影響。所以電動汽車的能耗受使用溫度的影響很大。

　　電動汽車在不同環(huán)境溫度下運(yùn)行時，消耗的能量差別很大（溫度低時能耗大）。能耗隨時間的變化規(guī)律如圖所示，柱狀圖的“實(shí)線”表示不同時間段的能耗；“虛線”為相應(yīng)時間段溫度的變化。

　　很明顯，在12:00—16:00的時間段，溫度相對較高，能耗率則明顯低于其他時間段。

　　在不同路段工況情況下電動汽車的能耗率變化比較大。從下圖以BJD6100EV型電動公交車為樣本的測試情況可以看出，市區(qū)行駛能耗明顯高于環(huán)線路行駛能耗。在市郊道路上，車流量和人流量小，車輛經(jīng)常行駛在經(jīng)濟(jì)車速之上，環(huán)線路平均車速在30—40公里/小時區(qū)間，接近測試車輛經(jīng)濟(jì)車速，因此能耗較低。但在環(huán)線路上公交車站密度比市郊車站密度大，客流量大，因此在環(huán)線路行駛能耗略大于在市郊。

　　在其他參數(shù)不變的情況下，不同的車速需要不同的驅(qū)動功率，因此不同車速車輛能耗也不同。以試驗(yàn)用BJD6100EV型電動公交車為例，在電動客車空載情況下，從不同車速的能耗測試和仿真計算情況可以看出，40公里/小時是此車的經(jīng)濟(jì)車速。

　　使用工況是車輛行駛速度的重要影響因素，特別是對平均車速有很大影響。統(tǒng)計表明，道路出行時間隨道路承載量的增加而增加。

　　當(dāng)路段承載量達(dá)到通行能力的40%時，路段通行時間迅速增加。當(dāng)路段承載量接近該路段飽和容量時，通行時間接近最大值。因此，在車輛設(shè)計中，應(yīng)考慮電動汽車的實(shí)際使用工況，盡量使電動汽車的設(shè)計經(jīng)濟(jì)車速在常用車速范圍內(nèi)。

　　（原載《北京理工大學(xué)學(xué)報》2004年4月24卷，有刪節(jié)）