隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,“續(xù)航里程”也一直是很多電動汽車車主和準(zhǔn)車主最頭疼的問題。
想必凡是電動車的車主,亦或是體驗(yàn)過電動車的朋友,開車時一定會對剩余電量(可繼續(xù)行駛里程數(shù))特別在意。
當(dāng)電量不到一半或者所剩不多時,有些車主會舍不得踩油門,舍不得開空調(diào),這種行為就是里程焦慮。
而如今所有的電動車車企都沒有徹底解決里程焦慮這一問題,即使是目前最出色的特斯拉,也無法讓人安心地隨意跑長途。
對于這個問題,估計(jì)不少剛買電動汽車或是正準(zhǔn)備買電動汽車的朋友也都心存疑惑。所以今天就跟大家來說說,究竟哪幾個因素在制約著電動汽車的續(xù)航里程。
究竟哪些因素影響了電動汽車的續(xù)航里程呢?
1、一切脫離工況的續(xù)航里程都是耍流氓
綜合工況的概念對于電動車?yán)m(xù)航的影響因素究竟有哪些呢?究竟什么才是影響到目前電動車?yán)m(xù)航突破的瓶頸呢?
在具體討論前,首先要明白,電動車的續(xù)航里程其實(shí)并不是一個絕對的數(shù)值。關(guān)心的電動車的朋友,一定會留意廠家在宣傳時大都會標(biāo)明“續(xù)航里程N(yùn)EDC下xxxkm”,“等速巡航下xxx公里”。
為什么一臺車會有兩個不同的續(xù)航里程呢? 其實(shí)這是因?yàn)闇y試條件的不同。
NEDC是新-歐洲行駛工況New European Driving Cycle的縮寫,其中包含了不同的啟停、加速、減速工況,在NEDC下測試出來的數(shù)字肯定會比60km等速巡航下要小,但卻會更加接近城市行駛的真實(shí)路況。
EPA是美國環(huán)保署Environmental Protection Agency的縮寫,在北美上市的電動車,將會采用EPA標(biāo)準(zhǔn)。 而EPA的工況模擬了城市擁堵,高速公路,以及嚴(yán)寒天氣,是最能反應(yīng)實(shí)際用車?yán)锍痰摹Ｋ砸话銇碚f,EPA下的續(xù)航里程數(shù)字要比NEDC小,即EPA < NEDC < 等速巡航。
這好比說一個馬拉松冠軍的“續(xù)航里程”是42公里,但如果你讓他邊跨欄邊跑,估計(jì)他完成5公里都夠嗆。
而我國對電動汽車的續(xù)航里程認(rèn)證,依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 18386-2005《電動汽車能量消耗率和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法》。這個標(biāo)準(zhǔn)主要參考了歐洲的NEDC標(biāo)準(zhǔn)和測試循環(huán),中國大多數(shù)車企會以NEDC下續(xù)航里程來標(biāo)注。
所以說,一切脫離工況的續(xù)航里程都是耍流氓。
2、續(xù)航里程的選擇其實(shí)是各種因素博弈平衡后的結(jié)果
相同工況的前提下,決定汽車本身續(xù)航里程的因素也是錯綜復(fù)雜的,這些復(fù)雜的關(guān)系可以歸納為一個詞:Balance(平衡)。
多少續(xù)航里程是個頭?
從90年代通用EV1的145km,到寶馬i3的271km,再到榮威ERX5的320km、特斯拉500+,到底多少續(xù)航里程才是個頭?
我覺得還是需要回到“里程焦慮”這個名詞上來討論。電動車的車主會有里程焦慮的原因之一是:在電量告急的情況下,需要花費(fèi)時間成本和一定的里程數(shù)去尋找充電站;在尋找到充電站之后還需要花更多的時間成本去充電。
假設(shè)有一天,電動車的形駛里程數(shù)就停留在NEDC 500km,但那時的充電樁比加油站還多,只要停車就一定有小型充電樁可以充電,此時電動汽車的使用就會更接近于手機(jī)。目前的手機(jī)大都是一天一充,用戶不太會有焦慮的原因就是有大量的充電資源:開車可以充,去了公司可以充,即使在戶外,也有充電寶可以應(yīng)急。
還有一種情況,電動車的行駛里程數(shù)依舊停留在NEDC 500km,但當(dāng)時的充電速度和現(xiàn)在加油一樣快,這種情況下電動車的感覺就和現(xiàn)在的汽油車很相似,有電沒電使勁開,反正充電快,充完又是一條好漢,但這種情況概率極小,因?yàn)闀Τ潆娂半姵氐募夹g(shù)要求非常高。
也許還有一種可能,充電速度一直由于研發(fā)停滯,基建配套等各種原因,沒有提速,但是續(xù)航卻達(dá)到了NEDC 1000km,也許這也是一種解決里程焦慮的方案,如果采取這種方案,即便你每天僅僅跑50km,那也得額外背著一塊大電池做很多無用功,是極度的浪費(fèi)。
而對用戶的調(diào)研結(jié)果顯示:充電體驗(yàn)不佳、配套設(shè)施不完善和充電時間,是壓在消費(fèi)者身上三座大山。
其中最大的問題是家用充電樁的缺乏及體驗(yàn)不佳的公共充電樁。那么對于一臺“合格的”電動汽車,消費(fèi)者有著什么樣的要求呢?
85%的消費(fèi)者希望電動車的續(xù)航里程在300km、甚至400km以上。那么,一定的技術(shù)水平限制條件下,讓消費(fèi)者在續(xù)航里程和充電效率中進(jìn)行取舍,消費(fèi)者會怎么選呢?
最終的選擇是分化的。
長續(xù)航、長充電時間和短續(xù)航、短充電時間的方式脫穎而出。
一部分消費(fèi)者愿意接受較長的充電時間,以獲得更長的續(xù)航里程,降低充電的頻次;而還有一部分消費(fèi)者認(rèn)為,充電速度快、相對接近加油站式的體驗(yàn)更重要,在這種情況下續(xù)航里程可以妥協(xié)。
3、“三電”對續(xù)航里程的影響
對于電動汽車而言,電動汽車技術(shù)的核心是三電技術(shù)。
電動汽車的“三電”是指:電池、電機(jī)、電控,“三電”技術(shù)也是電動汽車區(qū)別于傳統(tǒng)汽車的新技術(shù)。
這三項(xiàng)技術(shù)將直接影響到電動汽車單次充電的行駛里程、汽車生產(chǎn)成本等。接下來,讓我們一起來探究電動汽車的三電技術(shù)對新能源電動汽車的主要影響。
電動汽車電池分兩大類,蓄電池和燃料電池。電動汽車電機(jī)是指以車載電源為動力電機(jī),按工作電源種類劃分可分為直流電機(jī)和交流電機(jī)。電動汽車電控系統(tǒng)是電動汽車的大腦,由各個子系統(tǒng)構(gòu)成,每一個子系統(tǒng)一般由傳感器、信號處理電路、電控單元、控制策略、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、自診斷電路和指示燈組成。
3.1電池對續(xù)航里程的影響
無論是電動汽車還是四驅(qū)車,只要是靠電來驅(qū)動的載具,都遵循一個道理:其他條件不變的情況下,電池容量越高,單次續(xù)航里程自然就越長。電池對于電動汽車,就像是傳統(tǒng)燃油汽車的油箱。油箱大了,裝的燃料就多,自然走得更遠(yuǎn)。
那可能有些朋友會覺得奇怪,既然電池是一個“越多越好”的東西,為什么不再多塞進(jìn)去一倍的電池呢?這樣一來,車輛的行駛里程不也就翻了一倍了嗎?理論上來說,這個想法是可行的,但實(shí)際上任何事都有一個“合理值”,電池也是如此。
為了增加續(xù)航里程,最簡單暴力的做法就是放入更多的電池。特斯拉第一臺家用車Model S就把軸距做到了2960mm,寬度做到了1964mm(D級車尺寸)一部分原因可以把它簡單得理解為了“塞進(jìn)”更多電池。
以知豆D2、江淮iev7和特斯拉Model S來舉例,他們的車長分別為2809mm、4320mm、4970mm。
如果將厚度和寬度暫且忽略不計(jì)的話,車長也就大約代表了他們裝載電池的能力。所以從大體上來看,知豆D2續(xù)航僅有155公里,江淮iev7的續(xù)航有280公里,而特斯拉Model S(75D)的續(xù)航卻有著469公里,這也與上面列舉的車長尺寸是正相關(guān)的。
如果尺寸做到再大一些,超越了D級車尺寸,那目標(biāo)的消費(fèi)人群會急劇變少,也超出了人們傳統(tǒng)的審美范疇了。
蔚來NIO的第一臺車子是7座SUV,軸距更是超出了3米,其實(shí)在迎合二胎家庭需要7座的同時,“塞進(jìn)”更多電池得到一個還算不錯的續(xù)航里程,想必應(yīng)該也是考量因素之一。
從空間的角度來看,目前市面上銷售的電動汽車也基本都已經(jīng)在各自的車輛尺寸內(nèi)盡可能多的安裝了電池,來保證車輛的續(xù)航和車輛體積在一個平衡的范圍內(nèi)。
除了體積之外,重量也是電池容量受到制約一個重要原因。這也是為什么現(xiàn)在我國的動力電池制造商都在加緊研究能量密度比更高的電池。
當(dāng)車企在給電池留足了“空間”后,就可以從電池本身開始進(jìn)行技術(shù)迭代。在電池尺寸不變的情況下,通過提升電池的能量密度來增大續(xù)航里程。但是此時就需要再引入一個”成本“的維度了。
越多的電池,越高的電池能量密度,也就代表了越高的成本。而尷尬的是,即使使用目前最高電池能量密度的電池,不但無法將電動車的續(xù)航里程比肩汽油車,還會讓電動車的制造成本高到即使補(bǔ)貼完也讓消費(fèi)者無法承受的水平。所以說這是一個尺寸布置,額外續(xù)航里程的進(jìn)步,成本之間的balance。
電池就像燃油車的油箱容積,大容量油箱相對續(xù)航里程就要更長一些,所以動力電池的容量是決定新能源汽車?yán)m(xù)航里程最重要的一個環(huán)節(jié),目前投放在市場上的新能源汽車?yán)锾厮估闶穷I(lǐng)先者,P100D車型的電池容量是100kw/h,標(biāo)定的工信部續(xù)航里程是613km,實(shí)際續(xù)航里程可能會在此基礎(chǔ)上縮減一些。
因?yàn)槟芰棵芏忍岣咭簿鸵馕吨隗w積和重量不變的條件下電池容量得到增加。但是,能量密度越高,也就意味著電池的成本也越高。所以在這三大條件的制約之下,電動汽車工程師們只有盡可能的根據(jù)車輛定位在三者之間找到平衡點(diǎn)。只有這樣,才能讓車輛的續(xù)航里程、車身尺寸以及售賣價格都在消費(fèi)者的接受范圍內(nèi)。
3.2電控對電動汽車?yán)m(xù)航里程的影響
除了電池本身的性能和素質(zhì)之外,電控也是影響電動汽車?yán)m(xù)航里程的一個重要因素。
電控,就是我們常說的BMS(Battery Management System),它負(fù)責(zé)對電動汽車的動力電池進(jìn)行安全監(jiān)控和有效管理,讓動力電池在最佳的狀態(tài)下工作,提高動力電池的效率和可靠性并延長它的使用壽命。電控的效率也會極大影響到續(xù)航里程。
電池管理系統(tǒng)(也就是新能源汽車?yán)镒钪匾娤到y(tǒng)的電控系統(tǒng)),主要負(fù)責(zé)電池物理參數(shù)實(shí)時監(jiān)測;電池狀態(tài)估計(jì);在線診斷與預(yù)警;充、放電與預(yù)充控制;均衡管理和熱管理等。
這個系統(tǒng)有點(diǎn)類似車載OBD和發(fā)動機(jī)ECU管控,控制發(fā)動機(jī)噴油量還有車載電子系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式,特斯拉最核心的模塊也即是超前的電池管理系統(tǒng),能夠清晰識別電池容量/充放電管理的,所以特斯拉表顯的續(xù)航歷程可信度還是很高的,這一點(diǎn)對許多新能源汽車廠商來說都是一個待前進(jìn)的領(lǐng)域。
簡單來說,BMS的工作包括:防止電動汽車過度充電、過度放電、控制動力電池組溫度、控制動力電池組電荷平衡、監(jiān)測電池組異常、評估動力電池組剩余電量等。其中主要影響電動汽車?yán)m(xù)航里程的因素在于“電池的溫度”。
電動汽車動力電池的放電效率會受到環(huán)境溫度的影響。溫度過低或者溫度太高都會讓動力電池放電不完全,也就直接影響了續(xù)航里程。所以,一款優(yōu)秀的BMS不僅能夠隨時檢測電池目前的工作溫度,同時還可以根據(jù)需要來調(diào)節(jié)電池的溫度,讓動力電池組一直處于比較適宜的工作溫度之下,盡可能達(dá)到最優(yōu)的放電效率。
比如同樣240kw的單電機(jī),可以做到百公里加速7秒,也可以做到百公里加速15秒開外,只要不超過其理論極限值,這些參數(shù)都可以通過電控邏輯來控制。
目前國內(nèi)甚至是國外傳統(tǒng)車企研發(fā)的電動車,即使用了比特斯拉能量密度更高的電池,但是續(xù)航還是不如特斯拉,不得不說,特斯拉在電控這一塊還是有著先發(fā)優(yōu)勢的技術(shù)儲備的。
3.3電機(jī)對電動汽車?yán)m(xù)航里程的影響
同樣是將能源(燃料)轉(zhuǎn)化為動力的工具,電機(jī)在電動汽車之中的地位大概就相當(dāng)于是傳統(tǒng)燃油車之中的發(fā)動機(jī)。很多人覺得,電機(jī)只是個驅(qū)動車輛的工具,它只影響車輛的提速和極限速度等性能指標(biāo),跟續(xù)航里程毫無關(guān)系。
但通常來說,電機(jī)的功率應(yīng)當(dāng)和車輛的續(xù)航里程是負(fù)相關(guān)的。這就好比同樣兩節(jié)5號干電池,裝進(jìn)電子鐘表里可以連續(xù)工作好幾年,但是放進(jìn)四驅(qū)車卻跑幾個小時就沒電了。
電動汽車制造商在研發(fā)一款電動汽車時,其實(shí)也同樣面臨著這樣的問題。如果采用500kW大功率的電機(jī),車輛的性能指標(biāo)自然是沒的說,但可能續(xù)航里程方面則會受到影響;但如果采用150kW的小型電機(jī),續(xù)航里程肯定會有所好轉(zhuǎn),只不過想要從靜止加速到100km/h,估計(jì)要花上10秒左右了。所以說,如何根據(jù)當(dāng)前車型的目標(biāo)客戶,來匹配一款合適的電機(jī),是每個電動汽車制造商都需要思考的問題。
電機(jī)從某種意義上來說,代替了汽油車的發(fā)動機(jī)。所以電動機(jī)的數(shù)量(是單電機(jī)還是雙電機(jī))和功率,就決定了這臺車有多“猛”。日常生活中,大家都希望自己或者另一半又猛又持久,電動車廠家也是這么想的。
當(dāng)只有設(shè)計(jì)出來的車子又猛又持久的時候,才可以做到“他(消費(fèi)者)好,我(廠家)也好”。
但事與愿違。 這就像百米賽跑和飯后散步,你全力沖刺可以勉勉強(qiáng)強(qiáng)跑個100米,而我和女朋友手拉手看星星,看月亮,從詩詞歌賦談到人生哲學(xué),能走個一萬步,還可以助我在微信運(yùn)動排行榜里露個臉,何樂而不為呢?所以那些又猛又持久的故事,還是留在小電影里吧。
那廠家是如何在“猛”和“持久”之間抉擇的呢?舉個栗子,如果一個廠家有兩款電機(jī)可供選擇,功率分別是150kw,300kw:
如果選擇單電機(jī)150kw。那就好比飯后閑逛,NEDC下可以達(dá)到500km續(xù)航,但是百公里加速要15秒開外。
如果選擇前后雙300kw電機(jī)。那百公里加速就猛得飛起,可以進(jìn)入3秒俱樂部,但是NEDC下的續(xù)航可能只有450km。
此時的廠家就需要從“猛”和“持久”中做出讓目標(biāo)消費(fèi)者最爽的balance。
如果目標(biāo)消費(fèi)者是玩0-100加速的。那就毫無疑問選擇雙電機(jī)300kw。
如果目標(biāo)消費(fèi)群體是上下班代步。那當(dāng)然可以單電機(jī)150kw;
如果目標(biāo)消費(fèi)群體是高端收入人群。比如特斯拉的消費(fèi)群體,那這個選擇就需要廠家的產(chǎn)品規(guī)劃部好好推敲了,為了撐起打入目標(biāo)消費(fèi)群體的價格,需要有相當(dāng)猛的動力,至少能和M系列、AMG、RS?戰(zhàn),同時又需要兼顧不錯的續(xù)航力程,夠他們上下班,接女朋友,晚上去夜店后送姑娘們回家,此時也許前150kw,后300kw,百公里加速5秒,是個比較完美的balance。
如果你的目標(biāo)受眾喜歡激烈駕駛,那么適當(dāng)?shù)臓奚m(xù)航里程來滿足他們的需求顯然更加劃算;但如果他們更喜歡一款能夠單次續(xù)航500公里,每周通勤只需要充電1次的長續(xù)航產(chǎn)品,適當(dāng)?shù)慕档碗姍C(jī)功率也能夠幫助車輛延長續(xù)航里程。
當(dāng)然了,消費(fèi)者本身的駕駛習(xí)慣直接決定了電機(jī)日常的工作功率,所以說如果你想讓你的電動汽車?yán)m(xù)航里程更遠(yuǎn)的話,保持一個良好的駕駛習(xí)慣,盡量避免長時間激烈駕駛才是最有效的辦法。
4、結(jié)語
其實(shí)除了電池、電控、電機(jī)、之外,還有很多更細(xì)微的因素在影響著續(xù)航里程的長短,但由于影響的幅度太小就不一一贅述了。
總而言之,車企在設(shè)計(jì)和制造一款電動汽車的時候,雖然續(xù)航里程絕對是重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)之一,但它卻不是唯一的標(biāo)準(zhǔn)。除了續(xù)航,一輛優(yōu)秀的汽車產(chǎn)品還需要注重很多其他方面,比如舒適度、豪華感、安全性等等。所以,無論是針對續(xù)航里程本身,還是對于一輛汽車的綜合維度考慮,汽車工程師們更多的是在這些不同的條件當(dāng)中尋求一種平衡。在保證車輛各個方面都沒有問題的情況下,盡可能的滿足消費(fèi)者對于續(xù)航里程的需求。
換句話說,如果什么都不管就造一臺能跑的很遠(yuǎn)的電動汽車,能不能造的出來呢?肯定是可以的,但這輛汽車可能早已經(jīng)沒有了大家心目中汽車應(yīng)該有的樣子。比如,它的體積大的像一輛坦克,里面除了一個駕駛座沒有任何座位,不具備空調(diào)、音響、甚至可能連安全帶都沒有,駕駛起來毫無舒適感可言,唯一讓人滿意的就是,它擁有2000公里的超長續(xù)航里程。如果有這樣一輛超長續(xù)航的電動汽車,你難道會喜歡嗎?
我們認(rèn)為,隨著國家政策的出臺和電動車的普及,充電站布局,充電速度,和汽車本身的NEDC成績是螺旋式增長的,三者會以不同的頻次,不同的斜率在增長,但最后三者之間會找到一個比較好的契合點(diǎn),從而解決里程焦慮的困擾。
也許,在未來,電動車?yán)m(xù)航比燃油車長,加速比燃油車快,充電比加油便宜還方便,如果真有那么一天,電動車就可以站到世界的舞臺上,驕傲地說:“歡迎進(jìn)入電動時代”!
來源：驅(qū)動視界
