电动汽车：谁用掉了电池电量

　　由于能源和环保的压力，电动汽车的发展成为汽车工业发展的必然。在现有技术水平下，电池能量存储密度还不能达到燃油的水平，电动汽车续驶里程短成为电动汽车发展的瓶颈。为了在现有的技术水平下提高电动汽车的续驶里程、降低能量消耗显得至关重要。

　　能耗分配和电阻耗能

　　电动汽车作为一个能量系统包括：能量存储系统、主驱动系统、辅助电器系统。能量存储系统除各种电池组以外，还可能包括超级电容等储能设备。主驱动系统是主要能耗系统也是电动汽车行驶的动力传递途径。辅助电器系统主要包括：转向助力油泵、气泵、灯光等低压电器。

　　相关资料文献表明，传动过程中的机械效率、电传动中电器部件效率均在90%以上，单纯提高单个部件性能对整体能耗影响不大。只有依靠系统的有效合理匹配，提高总体效率，才能降低车辆的能量消耗率。

电动汽车能耗分配关系（图1）

　　在（图1）显示的能量损耗分配中，电池组的内阻是能量损耗的一个重要原因。一般单体电池的内阻在几毫欧到几十毫欧，导线电阻率在（0.02—0.03Ω·m），考虑到电池和导线之间的接触电阻，整个电池组的内阻可能达到1Ω。在实际测试中，电动汽车常用的电流为60—90A，而消耗在电池组内阻上的功率通常达到3.6—3.8kW，几乎占到整车能耗的4%，占能量损耗的25%。

　　因此，降低电池组的内阻将大大降低电动汽车的能量损耗。在这方面，首先要选择内阻小、一致性好的高质量电池。其次，采用大截面导线，加强电池与导线的连接紧密程度也可以减小电池组内阻。

　　环境温度对能耗的影响

　　此外，电动汽车的能耗也与环境因素有着密切的关系。其中最主要的影响来自环境温度。

　　首先，各种电池都有最佳工作温度，且在不同温度时电池组放出的能量及内阻等都有很大差别。以锂离子电池为例，经过长时间的试验发现，在冬季（-10℃）其可放出能量仅为夏季（30℃）的2/3，电池内阻增加了近1倍。

　　其次，温度对车辆各润滑部分、气泵、转向油泵的工作效率等都有影响。所以电动汽车的能耗受使用温度的影响很大。

　　电动汽车在不同环境温度下运行时，消耗的能量差别很大（温度低时能耗大）。能耗随时间的变化规律如图所示，柱状图的“实线”表示不同时间段的能耗；“虚线”为相应时间段温度的变化。

　　很明显，在12:00—16:00的时间段，温度相对较高，能耗率则明显低于其他时间段。

　　在不同路段工况情况下电动汽车的能耗率变化比较大。从下图以BJD6100EV型电动公交车为样本的测试情况可以看出，市区行驶能耗明显高于环线路行驶能耗。在市郊道路上，车流量和人流量小，车辆经常行驶在经济车速之上，环线路平均车速在30—40公里/小时区间，接近测试车辆经济车速，因此能耗较低。但在环线路上公交车站密度比市郊车站密度大，客流量大，因此在环线路行驶能耗略大于在市郊。

　　在其他参数不变的情况下，不同的车速需要不同的驱动功率，因此不同车速车辆能耗也不同。以试验用BJD6100EV型电动公交车为例，在电动客车空载情况下，从不同车速的能耗测试和仿真计算情况可以看出，40公里/小时是此车的经济车速。

　　使用工况是车辆行驶速度的重要影响因素，特别是对平均车速有很大影响。统计表明，道路出行时间随道路承载量的增加而增加。

　　当路段承载量达到通行能力的40%时，路段通行时间迅速增加。当路段承载量接近该路段饱和容量时，通行时间接近最大值。因此，在车辆设计中，应考虑电动汽车的实际使用工况，尽量使电动汽车的设计经济车速在常用车速范围内。

　　（原载《北京理工大学学报》2004年4月24卷，有删节）