关于解决电动汽车的电池续航问题讨论.docx

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关于解决电动汽车的电池续航问题讨论

关于解决电动汽车的电池续航问题讨论

关于解决电动汽车的电池续航问题讨论

内容摘要：

现在的电动汽车遇到了一个很头痛的问题-----电池的续航问题，汽车的运行工况，变化很大，需要频繁的加速和减速，频繁的充放电应该是超级电容的长项，，如果让超级电容担当电能的频繁输出输入功能，然后把电池放到超级电容后面，做储备式或吸取，这样就把超级电容和电池各自的优点都发挥出来了，电动车对于电池本身的苛刻要求因此就可以通过超级电容来避免。

现在电池续航问题社会上多流行，建立充电桩，以换代充，混合动力但是都有他们的局限性，不利于推广和发展。

所以只能利用车辆还没有使用的能量，借此转化成电能，给超级电容充电，使超级电容频繁充电放电，借此达到电驱动。

关键字：

超级电容频繁充放电增加发电机数量电瓶为副体

随着石油能源的逐渐枯竭，所以现在我国乃至全世界都对于新能源汽车的发展越来越重视，国家领导人希望我国可以以此来达到“弯道超车“的目的。

但是现在的电动汽车遇到了一个很头痛的问题-----电池的续航问题，现在由雪弗兰汽车公司生产的汽车volt汽车在纯电动情况下（不带灯光、空调等负载）可以正常行驶80公里，按照现代城市生活的人计算的话，每天大约行驶40公里作业，也就是说两天冲一次电就可以了。

可是，如果我们按照正常损耗的话，若干年后，一天就要冲一次电，况且一次充电充满需要大约5个小时，对于长途性行驶来讲并不适合，volt命名为增程型混合动力汽车，意思就是当电瓶亏电时，汽油机启动发电，以给电瓶充电，以此汽车可以持续续航570公里左右。

综上所述，现在雪弗兰所生产的volt汽车实际上还是以汽油机为主体，电动机为副体以达到续航的能力，确实如此以来可以达到降低排放的目的，但是污染还在继续，只是推迟罢了。

同时包括由雷克萨斯推出的ct200h、荣威的750、比亚迪的E6.都没有摆脱汽油发动机为主体的基本概念，只是增加了电动汽车的基本部件，但是还是一辆活生生的汽油发动机汽车。

虽然现在汽车都使用了利用刹车的能量来转换为电能，并以此来储存于位于后备箱的电源，借此电源来达到电驱动，其实这些并不能从实际上来解决电池驱动的条件，因为以此来转换的电能是有限的，我们需要持续的电能供用。

（1）上海交通大学机械与动力工程学院教授，博士生导师，上海交通大学校长助理，汽车工程研究院院长许敏教授在2011年夏天在上海接受《汽车商业评论》专访时说：

“汽车的运行工况，变化很大，需要频繁的加速和减速，频繁的充放电应该是超级电容的长项，超级电容是物理反应，充放电速度快、效率高，并且可靠性好，对控制系统要求不高，如果让超级电容担当电能的频繁输出输入功能，然后把电池放到超级电容后面，做储备式或吸取，这样就把超级电容和电池各自的优点都发挥出来了，电动车对于电池本身的苛刻要求因此就可以通过超级电容来避免。

但是，不论电容、电池他们都有一个很大的问题，就是它们的能量密度远远不如汽油和柴油，如果做大太贵、太重，如果做小里程太短，开不了多远。

”

那么很多人就开始就这个电源问题做了思考，希望利用一些外部的能量，来个车辆进行边行进边充电，许敏教授认为：

“使用无线充电解决这个问题，车辆一边行走一遍充电。

就目前而言，无线充电我们现在可以做到一米的距离95%的传输效果，而且冲得特别快，零点几秒就可以了。

一条道路有几条车线和一条充电线，人家看到自己的点量没有了，往上面一走就冲上了”但是如果我们试想一下：

第一，车主不会因为给自身的充电而将自己的车置于一种不安全的行驶状态。

第二，中国幅员辽阔，不可能在我国所有的高速、国道、省道、乃至整个城乡公路车道上都埋下充电线，即使可以那么成本也不会太低，第三，中国人口居住不均匀，在东南部沿海、大中型城市，广阔的中原经济区还好，可是一旦到了内蒙，川藏公路等车流量急剧减少的车道怎么办，成本就入不敷出了，所以许敏教授的这种做法变相的又制约了电动汽车的续航和市场竞争。

因为目前我国中国石油石化的加油站已经遍布全国各地，即使是在平均海拔5000米以上的西藏地区已经有了自己的加油站，所以现在开始流行一种在各个加油站建立充电电桩，现在在一些大中型城市已经开始有了这样的一个雏形，建立了一点数量的充电电桩，但是给电动自行车充电的居多，1~2分钟就可以充满电，其实无非就是增加充电电压，以藉此达到快速充满的效果，但是这样对电池寿命的影响很大。

即使可以我们也不能随时随地的去电桩充电，我们知道很大一部分司机每次加油时都会将油箱加满，以至于很长一段时间不必加油，如果有紧急情况不会因为油箱没有油而烦恼，如果按照现在汽车电池的纯电动行驶来算的话，那么我们需要间隔一天左右就要前往一次充电桩，如果是出租车司机那么跑的就更加勤快了，这样就会让大部分司机所厌烦，以至于失去市场竞争。

如果跑高速的话不可能见站就冲，或者见到服务区就要充电，对于那些不是很忙碌的线路还好，但是对于京港澳，连霍等这样如此繁忙的国家高速公路和一些围绕大中型城市的环城高速的话，都会造成很大的交通压力。

同时，又有了新的的思想方式，那就是以换代冲，就是用现在车上没有电或者剩一点电的电瓶通过缴纳一定数额的充电费，来更换一个满电的电瓶。

我们说这可能是比较好的办法了，因为即不用排队等待充电，又不用频繁的奔跑于充电桩，只需要多携带一些备用电瓶就可以了，但是又衍生了一个新的问题，电池的使用寿命问题，现在电池的技术参差不齐，有点好，有点坏，有的新，有点旧，有的使用年限长，有点使用寿命短，所以就会对于更换的电瓶产生争执，这样反而并不会促进电动汽车的推广，因为那个司机都不会使用自己好的电瓶来更换一个旧的，或者可能会衍生出假电瓶等问题。

或者可以建立一个电瓶检测中心，但是这就又需要一部分资金，这些资金由谁买单就又成了问题，所以以换带冲的方法还是有一定的局限性。

并不利于电动汽车的发展。

所以利用一些外部充电的方法，借此来做到新能源汽车的驱动发展局限性很大，这种局限很可能造成电动汽车的难产和竞争减弱等问题。

现在更多的人将重心放在了新型电池的开发，但是如此只会增加电动汽车的研发成本，使电动汽车的价格居高不下，这样并不适合现在国家大力发扬电动汽车的理念，即使研究成功新型电池，估计也不会做到汽车700公里乃至以上的持续续航效果（至少目前这种情况下还不可以）所以这种研究电池开发的方法就现在技术而言还不能够成立。

那么现在由雪弗兰推出的，由汽油发动机带动发电机充电电瓶放电，这样的理念虽然节省了频繁的前往充电桩充电的麻烦，但是污染还是有点，即使减小汽油机的排量，按照批量生产的情况来看，积少成多，那么污染还是不会少，只是推迟了一段时间罢了，我们需要的是完全清洁的能源，即可以持续续航，又降低充电次数，还没有污染的电动汽车。

如果我们跳出汽车能源问题的死胡同，改为另外一种思维方式，而不是一味的在电动汽车的电池问题上下文章的话，情况就又很明了了。

现在我将我的一些比较大胆的想法，综合一些现在各个公司已经推出的电动技术，具体能不能成功还不能够保证，这还只是一个雏形，因为我没有并没有合适实验条件和一些足够的理论基础，仅凭一些学习知识所得和一些实习经验列举一二，来完善这个思想。

如果我们希望达到电动汽车的持续续航，无非就是寻找充足的电源，只有拥有了足够的电源，那么汽车的续航问题就迎刃而解，像以上介绍的更换电瓶，建立充电桩，利用无线充电等，都是有一定的局限性，我们可以把车辆看成一个单独的个体，所以利用车辆本身还没有利用的能量来产生电能。

我的想法是这样的：

首先同意前面许敏教授说的，利用超级电容的频繁充放电特性，将电瓶电量位于超级电容之后，只做启动车辆使用，带启动后，立即充满电瓶电量，只需要满足电容的电量即可。

前面说道，电容如果太大那么太贵太重，如果太小续航能力太差，我们需要将电容做到可以驱动车辆正常行驶即可，不必过大或者过小，利用超级电容来驱动电动机，根据电容的特性，如果增加发电机的数量，电容两端的电压是不变的，储电量就不会变，储电能不变，同样就会缩短充电时间，利用减少的充电时间来驱动汽车，争取做到无线充电一样，瞬间充电即可。

那么问题就是给电容充电的电那里来？

由谁来带动发电机的正常运转？

根据现在汽油车发电机的特性，当车辆启动时电瓶供电启动，待启动后发电机运转，给电瓶充电，同时供应点火、车辆用电器等，所以我们就根据这样的一个特性来使用这个发电机。

我们知道，电动车是不会想汽油车或者混合动力车一样有外来动力的，所以就不会有外来能源，但是现在的前轮驱动的汽油车，有很大一部分都是麦弗逊式悬挂系统，后轮只是处于一个被动旋转的状态，仅仅有一个用来平衡的联动杆加上两根减震器和两个减震弹簧，所以后轮比较简单，空间足，没有前面紧凑。

加之现在四轮独立悬挂逐渐开始普及，但是后轮还是处于一个被动旋转的状态，只是在高速行驶的时候，借此来减小转向时的圆心角，。

如果可以在两条被动旋转的后轮上，分别搭配一个发电机，那么发电机就会因为后轮的旋转，跟随旋转随之产生电量，因为发电机的旋转所需要的能量是很小的，所以并不会造成汽车电动后轮旋转吃力的情况，因为两个发电机并联，所以不会产生更高的电压，对于电瓶就没有了损耗，同时因为发电机的增加，就会缩短电容的充电时间，这样电容电量的问题就解决的了。

但是跟随的问题是不可以不考虑的，因为现在的汽油车的发电机都是由曲轴轮利用梯形皮带的连接来带动的，因为发动机的固定良好，所以我们不必担心道路的颠簸造成皮带的断裂等问题，但是如果我们将发电机放置在两个独立的后轮上的话，就必须要考虑这样的一个问题了，我们将后轮的轴承延长出来将发电机和后轮轮速传感器放置在一起，与减震器连接在一块，与后轮有一个共同的震动周期，这样就解决了发电机的固定和道路颠簸问题。

由后轮带动的发电机启动发电直接供电超级电容，以此驱动电动机，同时给电瓶充电，保持电瓶电量饱满，这样就以超级电容为主体，以电瓶为副体使车辆正常行驶，如此车辆一旦启动，发电机就会启动发电，如此循环。

即使处于上下班高峰期，道路堵车，只需要电瓶轻轻带动电动汽车起步后，发电机就会给电容，电瓶同时充电，借此保持车辆持续行驶。

当然这样还是不够的，因为我们知道电容的充放电不是可以同时进行的，即使是无线充电也是在车辆处于惯性行驶的状态下进行的，所以我们给电容充电就是车辆处于一种惯性状态下进行，在电容放电时，发电机给电瓶充电，待电瓶充满，发电机处于待充电状态，一旦电容处于待充电状态，发电机立即给电容充电，缩短车辆处于惯性状态的充电时间，增加通过性，保持动力十足。

或者利用两个超级电容，一个充电一个放电，随后一个放电一个充电，交换使用，发电机时刻处于发电状态，两个电容时刻处于充电与放电的交替状态。

上述的介绍只能够满足中低速的汽车在城市行驶的条件，但是如果车辆驶入高速公路，那么行驶速度就有了更高的要求，就需要更加高的充放电的频率，并且时间要求也很短，但是不能在后轮上增加过多的发电机，因为后轮还是需要稳定的，所以我们就需要利用风来发电了。

我们知道在汽车前面的散热板里面放有两个水箱，一个是发动机的散热水箱，一个是空调的冷凝器，在水箱的后面就是散热风扇了，现在大部分的轿车都是由电动机带动风扇散热，像Jeep这样的注重越野的汽车多为汽车水泵轮刚性连接，或者使用硅油离合器。

因为我们使用了电动机来带动变速箱使电动汽车启动，所以水箱就免掉了，空调冷凝器我们可以将它放置在车辆的引擎箱的侧面，那么前面就空出来了，我知道如果车辆行驶速度非常快的话，那么前面所受到的阻力就会越大，我们利用这个受到的阻力，再利用风扇叶的切割风的原理，利用风扇带动车辆的第三个发电机来发电，这样就会满足超级电容需要短时间的充电要求。

其实就清洁能源来讲我们都不会忘记太阳能的存在，一块足够的太阳能电池板可以直接输出12VDC、24VDC、48VDC等，同时还可以经过逆变之后产生交流220V和110V电压，所以太阳能产生的电压还是很广阔的，并且一般电池板的使用寿命可以达到15年最高可以25年，这个数据刚好差不多是一个汽车的正常使用寿命。

但是太阳能会受到天气的影响，我们不能因为连续阴天而不开车，所以太阳能电池板只能够算是电动汽车的一个备用产品，并且太阳能电池板还需要跟随太阳的运功来更改自己的角度，来吸收更大角度的太阳光，提高太阳能电池板吸收太阳光的效率。

所以不能直接代替现在的车顶，但是同样不能直接放置在车辆顶部，用一些机构连接，我们刚刚提到如果车速高就会产生很大的阻力，所以这样就会造成事故，我们只需要将车辆后座的车顶适当降低（因为现在的汽车前座位置都有天窗），做成一个容器型状态，把电池板坐到里面，只要电池板调整不超过车顶的水平高度，就不会产生阻力，同时也不会产生事故，或者我们可以将容器密封起来，这样从外观上来看就没有什么区别了。

电池板的发电量和三个发电机一样同时供给超级电容和电瓶，但是更加侧重与电瓶充电，因为只有电瓶满电，车辆才不会因为发电机的故障，造成在路上抛锚，可以勉勉强强的开到指定的修理厂，修理车辆。

这就是我的一个大胆的设想，虽然说没有利用外界的能源，其实或多或少的还是利用了一些，比如太阳能，风能，车辆自己的惯性，所以我认为还是符合能量守恒定律的。

四川、那样的山路，行走起来，还是汽油车、柴油车开起来很好。

我个人认为，在未来的一段时间内，家庭用小轿车会被我刚刚说的这种可以持续续航的电容型电动汽车所替代，行驶在一些恶劣工作条件下的汽车可能会被现在流行的混合动力汽车替代，而汽油机依旧是SUV，大中型客车的宠儿，像大型的运输车依旧会使用柴油机。

所以现在国家希望可以在新能源汽车上“弯道超车”还是有很长一段路要走，至少在设计、试验、路试上还需要很长的一段时间，这就需要我们这些从事技术型有专业文化知识的大学生多思考、多动手。

以上尽是我对新能源节能电动汽车续航问题的一些论述、大胆想象、理论介绍和未来设想，可能因为知识局限的问题，并不能够详细的讲解到位，希望可以予以批评指正，为我过电动汽车在弯道上超车尽一些微薄之力。

郭浩

2011-11-4

参考文献：

（！

）XX新闻，2011-10-1913：

49：

00颠覆电动车旧思维，提出三种电池解决方案