电动汽车 续航,如何解决电动汽车的续航问题?

这个题目准确的提法应该是电动汽车 续航:如何提高电动汽车的续航里程?

这个题目有点大,可以写一本书。

要提高电动汽车的续航里程,最简单的方法是增加电池容量,在重量受限制的情况下提高电池的功率密度。而最根本的办法是技术上有新突破,让电池容量极大的提高,目前已有空气电池、铝空电池、石墨烯电池等,据说充一次电能续航1000多公里。但目前尚没有进入商业化阶段。以后还会有核能等一次性充电终身使用的电源出现,还会有智能马路充分回收光能、风能、电动汽车可以边走边无线充电等等。

本文讨论在现有技术上如何提高电动汽车的续航里程,总体思路是减少系统用电损耗和提高整车系统效率:

1. 减少系统用电损耗:

1.1:尽可能减少各种线路损耗,减少各种接触点的接触电阻,尽可能减短各种导线长度;

1.2:合理选择各种仪器、仪表等用电器规格,注意各种用电器的效率;

1.3:轻量化的设计底盘和车身;

2. 提高整车系统效率:

2.1:合理的加速性能。加速时间越短,意味着车辆损耗加速峰值功率越大,损耗越大;

2.2:合理选择电机峰值力矩和峰值电流。峰值力矩可以通过增加峰值电流来实现,但这会增加电池损耗,应该尽可能通过电机本身增加峰值力矩而减小峰值电流来实现;

2.3:合理平衡电机的峰值力矩和最高转速。力矩越大,转速越低,要通过控制器弱磁来提高转速,但过多的弱磁会导致电流中的直轴分量急剧增加,降低驱动效率。

2.4:取消机械传动部件,减少传动损耗。比如用轮毂电机、双电机、多绕组电机、磁齿轮电机等等;

2.5:采用变速变档系统,扩大电机高效区的范围;

2.6:控制器的效率优化控制。电动汽车运行在不同工况下,驱动电机的负载在不断变动中,控制软件应该始终能追随负载的变化让电机的效率处于最好状态。这方面目前国内不是做得很优;

2.7:精确的运动控制软件。所谓运动控制,是指控制汽车轮胎与地面运动中的滑转,降低功率损失。这种动力损失在燃油车上会达到两倍以上。电动汽车的特出优势,能以千分之一秒单位来监视驱动力和车轮速度,感觉到滑转立即降低转矩,将无效运动降到最低。仅做好这一点,轮胎的厚度(宽度)可以减半,动力损耗可以减少20%以上。目前,国内控制软件基本都没有运动控制功能;

2.8: 采用新材料,新工艺提高驱动电机和控制器的输出效率。比如电机采用高导磁低铁耗材料,采用铁心片表面涂敷绝缘材料、回火等工艺,控制器电子元器件采用碳化硅材料等等。

电动汽车续航焦虑问题有三种方式可以破解第一种方式换装超级磷酸铁锂。电动汽车续航短主要的原因是动力电池成本过高,使用普通的高镍类三元锂电池想要定出合理的价格必然会降低容量,续航里程自然而然会很低。而磷酸铁锂电池的制造成本要比普通三元锂如镍钴锰、镍钴锰或钛酸锰低很多,使用这种动力电池以降低成本提升容量的方式理论上可以增加续航。不过磷酸铁锂电池的能量密度低一些,所以里程会提升但并不会非常明显;目前唯一的期望是少数电池研发企业提出的超级磷酸铁锂,这种电池能够在有效控制成本的前提下将能量密度提升至接近镍钴锰,届时低价长续航的电动汽车会大量出现。

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第二种方式是以道路配备实现狭义上的无限续航,这种方式叫做道路无线充电。无线充电并不是非常高深的科技,智能手机有很多品牌都可以无限充电;其原理为充电单元通过电网取电,以特定频率形成电磁场,在耗电设备上同样的振幅的电磁线圈,两组线圈以相同的频率形成磁共振。之后耗电设备的电磁线圈以接受磁场力的方式形成电流,电流送入动力电池组促使化学反应(充电)。

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那么道路上只要安装电磁线圈并通过电网实时供电,车辆在底盘电池包的地补安装同频充电设备,车辆则能在行驶中充电。普通的家用代步小车的离地间隙很低,这一距离可以实现相对高效的无线充电,车辆在专用道路驾驶不仅不会出现电量减少甚至还有可能增加。专用道路应主要建设在高速公路上,充电费用计入通行费统一结算,只要费用与使用充电桩成本相当则必然会成为首选项。

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第三种方式是针对中重型商用汽车提供的有线充电方式,因无线充电的能量转化效率毕竟低一些,对充电距离的要求也比较严格;所以电耗很高且离地间隙很大的中重卡以及大巴车并不适合用无线充电,那么剩下的唯一方式则是架空接触网。参考某些一二线城市普及率很高的无轨电车公交车,以及整备质量巨大但速度极快的高铁,这些车型取电的方式都是利用接触电网取电,由此可见此种方式绝对能满足各种车型的电耗。

电动汽车 续航,如何解决电动汽车的续航问题?

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那么在公共道路上建设接触网,商用车型通过加装充电弓取电系统则能实现与道路长度相同的续航,同时对车辆本身的电池组容量要求也会降低,因为商用车的行驶道路一致性比较高,驶出这些道路后离目的地距离普遍很近,那么汽车本身只有保留150~200公里的续航即可,车辆的制造成本也会低很多很多。重点是架空接触网的架设成本比翻修无线充电道路低很多,商用车又普遍有GPS轨迹监测;所以针对这种车型可以在国道省道以及高速公路同步假设电网,充电计费的方式很容易解决则没有普及障碍;同时在专用道路上可以实现无数的不停车称重系统,车辆超载的问题也能很好的解决。个人观点,仅供参考。

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2021-10-22

2021-10-22