由于環(huán)境污染加劇，節(jié)能減排要求的提高，大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)已成為政府工作的一項(xiàng)重要任務(wù)。新能源汽車(chē)，尤其是純電動(dòng)汽車(chē)已成為很多國(guó)家的轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略。隨著霧霾天氣的增加，人們對(duì)清潔能源的呼聲越來(lái)越高，無(wú)論是國(guó)家還是汽車(chē)行業(yè)都越來(lái)越重視純電動(dòng)汽車(chē)在未來(lái)的發(fā)展前景。但純電動(dòng)汽車(chē)作為汽車(chē)行業(yè)的新秀，涉及到一些新領(lǐng)域，面臨著諸多難題，普及率較低！而制約純電動(dòng)汽車(chē)普及的一個(gè)重要原因就是動(dòng)力電池組單次續(xù)航里程短，無(wú)法滿足人們中遠(yuǎn)途距離出行需要。為了盡可能的提升純電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程，本文在以下三方面進(jìn)行了詳細(xì)論述。

1.儲(chǔ)熱技術(shù)
眾所周知，純電動(dòng)汽車(chē)有一個(gè)通病：只要一開(kāi)暖風(fēng)就特別費(fèi)電，大大影響了續(xù)航里程。原因是純電動(dòng)汽車(chē)上采用的暖風(fēng)熱源基本上都是電加熱形式的PTC元件，即用熱敏電阻作為熱源，通電之后電阻發(fā)熱，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)工作使空氣經(jīng)過(guò)該熱源，達(dá)到加熱空氣的效果。為了在冬天盡可能少的消耗動(dòng)力電池的能量，尋找新的熱源為駕駛室供暖也就成了純電動(dòng)汽車(chē)亟需解決的一項(xiàng)重要難題。

儲(chǔ)熱技術(shù)的問(wèn)世恰好能為解決上述問(wèn)題提供思路。儲(chǔ)熱密度是表示儲(chǔ)熱技術(shù)特性的指標(biāo)之一，是指1kg材料所能存儲(chǔ)的熱量，單位為“kJ/kg”。因?yàn)樗谋葻崛葺^大，因此我們家庭供暖用的最多的儲(chǔ)熱介質(zhì)就是水，而水的儲(chǔ)熱密度在低溫區(qū)（0～100℃）約為340～400kJ/kg。作為配備于純電動(dòng)汽車(chē)的儲(chǔ)熱介質(zhì)，就要滿足能以盡可能小的質(zhì)量和體積存儲(chǔ)盡可能多的熱量。為了將來(lái)應(yīng)用于純電動(dòng)汽車(chē)，有專(zhuān)家提出可以在純電動(dòng)汽車(chē)上安裝儲(chǔ)熱裝置，但是為了能獲得較為理想的熱量，制造該裝置的儲(chǔ)熱介質(zhì)其儲(chǔ)熱密度應(yīng)達(dá)到“1000kJ/kg”以上。即儲(chǔ)熱密度約為水的3倍的材料。例如汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程剎車(chē)片會(huì)產(chǎn)生大量熱量，并且汽車(chē)在長(zhǎng)時(shí)間高速行駛狀態(tài)下輪胎也會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，我們可以將這些能量存儲(chǔ)，用于純電動(dòng)汽車(chē)駕駛室的供暖以減少動(dòng)力電池的能量消耗，使更多的電量用于增加純電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程。

2.智能化動(dòng)力電池管理系統(tǒng)

智能化動(dòng)力電池管理系統(tǒng)包括智能化動(dòng)力電池溫度管理系統(tǒng)和智能化動(dòng)力電池參數(shù)管理系統(tǒng)。其組成部分如圖1所示。

（1）智能化動(dòng)力電池溫度管理系統(tǒng)。研究表明，溫度對(duì)動(dòng)力電池容量和壽命的影響是十分巨大的。以閥控動(dòng)力電池為例，其最佳工作溫度為15℃～25℃，在此溫度范圍內(nèi)動(dòng)力電池能保持最佳工作狀態(tài)。溫度過(guò)高會(huì)使部分充電電流轉(zhuǎn)化成熱能，加劇電池內(nèi)部溫度的上升，造成惡性循環(huán)，使動(dòng)力電池?fù)p壞容量減小。研究表明，當(dāng)環(huán)境溫度在25℃時(shí)，若溫度升高6℃以上，動(dòng)力電池壽命就會(huì)大幅度縮短。因此，當(dāng)動(dòng)力電池工作時(shí)，保證動(dòng)力電池處于最佳工作溫度是保證動(dòng)力電池容量最大化，提高續(xù)航里程的一項(xiàng)重要措施。開(kāi)發(fā)智能化動(dòng)力電池溫度管理系統(tǒng)對(duì)上述問(wèn)題的解決是有幫助的。通過(guò)智能化動(dòng)力電池溫度管理系統(tǒng)我們可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)力電池室環(huán)境溫度，確保浮充電壓設(shè)定值為2.25V/單體（標(biāo)稱(chēng)溫度25℃），如果溫度變化，應(yīng)及時(shí)根據(jù)變化情況，按照0.003V/(單體·℃)的系數(shù)進(jìn)行修正，溫度升高，電壓下調(diào)，反之上調(diào)。但任何情況下，都應(yīng)該確保充電電壓在2.20V/單體和2.35V/單體之間。

（2）智能化動(dòng)力電池參數(shù)管理系統(tǒng)。除溫度影響動(dòng)力電池容量外，動(dòng)力電池單體不一致性也是一項(xiàng)重要原因。電池不一致性將導(dǎo)致電池組內(nèi)其它單體發(fā)生多米諾骨牌效應(yīng)式的連鎖反應(yīng)，由于電池組中某一個(gè)或某幾個(gè)單體的使用壽命縮短，從而影響了電池組整體壽命，使純電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程縮短。單體數(shù)量越多,電池不一致性差別越大 ,在使用中不一致性擴(kuò)散越快,電池組容量衰減也越快。不一致性使得動(dòng)力電池組的使用壽命往往小于單電池使用壽命，嚴(yán)重限制其在純電動(dòng)汽車(chē)上的應(yīng)用。運(yùn)用智能化動(dòng)力電池參數(shù)管理系統(tǒng)，結(jié)合動(dòng)力電池的成組運(yùn)用技術(shù)，在電池組使用過(guò)程中對(duì)每個(gè)單電池參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),掌握電池組中單電池不一致性發(fā)展規(guī)律,對(duì)極端電池及時(shí)進(jìn)行更換,并對(duì)正常電池進(jìn)行定期維護(hù)保養(yǎng)，把電池組參數(shù)不一致性控制在合理范圍內(nèi)。不一致性得到了控制，動(dòng)力電池的壽命和容量也就得到了提升，純電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程必然也會(huì)增加。

圖1 智能化動(dòng)力電池管理系統(tǒng)

3.整車(chē)優(yōu)化

（1）減輕整車(chē)質(zhì)量。車(chē)身輕量化對(duì)于汽車(chē)?yán)m(xù)航里程的提升是極其重要的。我們都知道，在工況不變的前提下汽車(chē)的能量消耗和質(zhì)量基本上成線性關(guān)系。純電動(dòng)汽車(chē)在這方面表現(xiàn)的尤為明顯，純電動(dòng)汽車(chē)車(chē)身質(zhì)量的增加會(huì)明顯縮短續(xù)航里程。相比傳統(tǒng)汽車(chē)，純電動(dòng)汽車(chē)在電池方面增加了一部分質(zhì)量，同時(shí)還要求整車(chē)質(zhì)量要盡可能的小，這就需要在車(chē)身輕量化方面尋求一些解決途徑。目前，國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家們已經(jīng)形成了較大共識(shí)，其實(shí)車(chē)身輕量化，無(wú)外乎新材料的應(yīng)用、車(chē)身輕量化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和先進(jìn)制造工藝這三個(gè)方面。
第一，新材料的應(yīng)用是車(chē)身輕量化的主流。采用輕量化的金屬和非金屬材料，主要是采用鋁鎂合金、工程塑料和碳纖維等各種新型材料，比如汽車(chē)車(chē)身下部、散熱水箱和發(fā)動(dòng)機(jī)等可以適量采用一些鋁合金材料，前機(jī)罩蓋和行李箱蓋則可采用碳纖維等復(fù)合材料。
第二，車(chē)身輕量化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)概念性設(shè)計(jì)階段的拓?fù)鋬?yōu)化、基本設(shè)計(jì)階段的形貌優(yōu)化及詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的尺寸優(yōu)化來(lái)指導(dǎo)具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?；谟邢拊治龇椒?利用“以結(jié)構(gòu)換強(qiáng)度”的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)并采用拓?fù)鋬?yōu)化和尺寸優(yōu)化工具設(shè)計(jì)出滿足純電動(dòng)汽車(chē)車(chē)身性能要求的框架式車(chē)身結(jié)構(gòu)。比如純電動(dòng)汽車(chē)后側(cè)圍外板以及頂層外板部分并不作為主要承載部件卻在車(chē)身總質(zhì)量中所占比例較大，在設(shè)計(jì)時(shí)我們就可以對(duì)此進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，采用鋼塑一體化結(jié)構(gòu)，即在傳統(tǒng)鈑金構(gòu)件基礎(chǔ)上,通過(guò)先進(jìn)的塑料注塑工藝,在鈑金件上覆以一定厚度的高強(qiáng)度塑料,通過(guò)增加低密高強(qiáng)塑料材料的應(yīng)用,以達(dá)到降低鈑金件質(zhì)量,改善結(jié)構(gòu)件性能的目的。
第三，先進(jìn)的制造工藝。一種輕量化材料的應(yīng)用必須要以一種優(yōu)良的制造工藝為支撐，從而實(shí)現(xiàn)一種輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。例如可以采用先進(jìn)的點(diǎn)焊或者激光拼焊技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)焊接技術(shù)，在保證部件之間的焊接質(zhì)量的同時(shí)也會(huì)減輕連接件的質(zhì)量。

（2）減小風(fēng)阻系數(shù)。汽車(chē)外輪廓影響風(fēng)阻系數(shù)，而風(fēng)阻系數(shù)首先影響的就是純電動(dòng)汽車(chē)的電量消耗。汽車(chē)風(fēng)阻會(huì)隨速度的增大按平方規(guī)律增大，即每當(dāng)速度增加2倍，阻力增加4倍，而功率消耗則增大8倍！其次風(fēng)阻系數(shù)還會(huì)影響風(fēng)燥。而氣動(dòng)噪聲大小和風(fēng)阻系數(shù)大小是密切相關(guān)的。風(fēng)燥不但會(huì)增大車(chē)阻消耗能量，甚至還會(huì)對(duì)車(chē)內(nèi)人員的精神和生理造成危害，嚴(yán)重影響駕乘樂(lè)趣。因此減小風(fēng)阻系數(shù)對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程的提升是有利的。
減小風(fēng)阻系數(shù)就要掌握空氣動(dòng)力學(xué)相關(guān)知識(shí)。一般情況下，兩廂車(chē)風(fēng)阻系數(shù)大于三箱車(chē)，車(chē)尾形狀變化劇烈的風(fēng)阻系數(shù)大于流線外形的，車(chē)的長(zhǎng)高比大的風(fēng)阻系數(shù)大于長(zhǎng)高比小的風(fēng)阻系數(shù)。空氣動(dòng)力學(xué)涉及的車(chē)身減阻降噪及高速氣動(dòng)穩(wěn)定性等方面的內(nèi)容對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程的提升有很大幫助，從汽車(chē)領(lǐng)域的空氣動(dòng)力學(xué)研究手段來(lái)看,風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)和CFD (流體計(jì)算仿真技術(shù))都是目前的主流方法。目前CFD已發(fā)展成一門(mén)較為成熟的技術(shù)學(xué)科，其研究方向主要集中在湍流方程、網(wǎng)格劃分等環(huán)節(jié)。因此加強(qiáng)氣動(dòng)造型設(shè)計(jì)與工業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)合,改進(jìn)氣動(dòng)造型優(yōu)化方法,提高CFD仿真優(yōu)化的精度和效率,都將提高車(chē)身造型的氣動(dòng)設(shè)計(jì)水平,而氣動(dòng)性能與動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、高速行駛穩(wěn)定性等性能是密切相關(guān)的,高水平的氣動(dòng)造型設(shè)計(jì)將會(huì)使純電動(dòng)汽車(chē)風(fēng)阻系數(shù)下降到一個(gè)較為可觀的水準(zhǔn)。

4.結(jié)語(yǔ)
以上三種方案詳細(xì)論述了純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池能量不足及整車(chē)質(zhì)量過(guò)大等問(wèn)題，并提出了一些具體的解決方案,理論上在延長(zhǎng)純電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程上是可行的。隨著科技的進(jìn)步和國(guó)家對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)扶持力度的增大，將會(huì)有更多先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于純電動(dòng)汽車(chē)，限制純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的續(xù)航問(wèn)題必將完美解決。