中國儲能網(wǎng)訊：隨著保有量不斷增長，電動汽車在高速、低溫等狀態(tài)下的續(xù)駛里程波動備受消費者關注。是什么原因?qū)е吕锍探箲]？影響續(xù)駛里程的因素有哪些？產(chǎn)業(yè)各方應做出哪些改變？
張健 百人會研究咨詢部高級研究員、動力電池研究團隊負責人
厲一平 整車研究團隊成員
李松哲 充電基礎設施研究團隊負責人
01
續(xù)駛里程與預期里程的差異是焦慮的主因
1.傳統(tǒng)燃油車也存在續(xù)駛里程波動現(xiàn)象，但電動汽車車主里程焦慮更加明顯
電動汽車與燃油汽車面臨同樣的里程波動現(xiàn)象，但由于燃油車的續(xù)駛里程相對較長，一般能夠超過大部分消費者心理預期，目前對燃油車里程的焦慮不明顯，社會爭議較小。但由于電動汽車續(xù)駛里程與消費者預期尚存差距，且里程波動較大，在部分應用場景中達不到使用要求，從而導致消費者對電動汽車里程更為敏感。
燃油車與電動汽車續(xù)駛里程波動對比
2.電動汽車實際續(xù)駛里程與測試及公布里程的差異性加劇了消費者的心理落差
一是部分廠商將理想狀態(tài)下的等速續(xù)駛里程數(shù)據(jù)作為主要宣傳，與實際里程存在較大差距，目前業(yè)內(nèi)已經(jīng)明令禁止這種行為。
二是我國能耗和排放法規(guī)引用歐洲NEDC測試體系，與我國純電動汽車的實際行駛工況不相符，不能真實的反映出實際續(xù)駛里程。具體有以下幾點原因：一是市區(qū)市郊里程分配不合理，在現(xiàn)行標準中城市工況占比70%，市郊占比30%，這與我國實際情況有很大差別，同時怠速比例也相差很多。二是工況測試是在常溫不開空調(diào)的情況下進行的，而現(xiàn)實中車輛開啟空調(diào)的時間很多，而且電池性能、制動回收效果也會隨溫度降低而下降。三是工況中減速階段的較為緩慢，非常有利于電動汽車進行制動回收，實際使用中，汽車的減速往往更快速，制動回收不完全。
由于上述原因，與電動汽車出廠標稱里程相比，不同車型隨著季節(jié)變化、路況變化、車輛使用壽命變化里程均出現(xiàn)了不同程度的衰減，成為電動汽車產(chǎn)品的普遍現(xiàn)象。
02
冬季空調(diào)和行駛工況影響實際里程
1.電動汽車實際續(xù)駛里程受能量因素和能耗因素多重影響
電動汽車的續(xù)駛里程受多重因素影響，包括能量因素和能耗因素：一是車載剩余能量，電動汽車的車載剩余能量主要與電池當前狀態(tài)有關；二是能耗，包括驅(qū)動用能耗和車載附件用能耗等。綜合而言，電動汽車續(xù)駛里程除了與傳統(tǒng)燃油車一樣受到汽車重量、驅(qū)動系統(tǒng)效率、行駛工況、駕駛習慣、部分環(huán)境因素等多方面共性能耗因素影響外，由于動力電池自身化學特性，又對溫度因素更加敏感，同時還受到電池材料、電池工藝、電池循環(huán)壽命與保養(yǎng)現(xiàn)狀等多方面對動力電池本身能量因素影響。
綜合而言，與傳統(tǒng)燃油車相比，引起電動汽車續(xù)駛里程變化增加了以下兩個因素：一是冬季空調(diào)、電池加熱導致的附件能耗因素變量，二是電池儲能本身特性導致的能量因素。
電動汽車續(xù)駛里程影響因素
2.與能量因素相比，能耗因素是影響電動汽車續(xù)駛里程的主要因素
無論是從目前的用戶體驗、第三方測試結果數(shù)據(jù)分析來看，低溫季節(jié)和高速路況兩大情景下電動汽車續(xù)駛里程變化最為明顯。
根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在其他情況相同而設置單一變量的對比分析中，100-120km/h行駛時續(xù)駛里程將普遍減少約1/4-1/3，使用空調(diào)時續(xù)駛里程普遍減少1/4-1/3，而-20℃極低氣溫無空調(diào)情景下時續(xù)駛里程僅僅減少10%。
從EV-TEST對某電動車型的實測數(shù)據(jù)來看，極低溫度下（-15℃）開空調(diào)和100km以上高速行駛是電動汽車能耗增加最多、續(xù)駛里程縮減百分比最大的應用場景，同時也可以看出，普通低溫下（-7℃）不開空調(diào)時整車續(xù)駛里程沒有顯著縮減。
綜合上述分析，與低溫等情況下導致的動力電池能量因素變化相比，由空調(diào)附件能耗和高速行駛能耗導致的能耗因素才是影響電動汽車續(xù)駛里程的主要因素。
不同工況及環(huán)境對續(xù)駛里程的影響
（1）高速狀態(tài)下風阻的非線性增加導致了高速續(xù)駛里程顯著下降
隨著汽車行駛速度的增加，滾阻呈線性增加，而風阻呈非線性增加，在電動汽車速度超過100km/h后，風阻的快速非線性增加是電動汽車行駛損耗顯著增加的主要原因，此外不同坡度下需要的牽引功率變化也將降低其續(xù)駛里程。
（2）電動汽車冬季空調(diào)比夏季能耗更高，從而對續(xù)駛里程影響更大
在夏季，電動汽車的空調(diào)耗能占驅(qū)動耗能的30%左右，具體與環(huán)境溫度與太陽照射強度有關，但燃油車同樣需要消耗發(fā)動機能量來制冷，兩者并無顯著差異。
在冬季，與傳統(tǒng)燃油車可依靠發(fā)動機排熱取暖不同，電動汽車冬季空調(diào)仍然是其主要的駕駛艙供暖方式。而與夏季空調(diào)使用工況相比，冬季零下低溫條件下空調(diào)需要更大能耗才能將艙內(nèi)溫度維持在舒適溫度范圍內(nèi)，因而成為降低電動汽車續(xù)駛里程的最主要因素。
（3）制動能量回收、電池溫度調(diào)節(jié)等因素也在一定程度上影響整車能耗
理論上制動能量能達到驅(qū)動能量的70%，正常溫度下回收能量可節(jié)能20%以上，具體節(jié)能效果與工況有關。因此能量回收技術的應用也將在一定程度上改善電動汽車續(xù)駛里程。
此外電動汽車電池需要溫度調(diào)節(jié)才能處在最佳的工作區(qū)域，在夏天時，傳統(tǒng)燃油車發(fā)動機同樣需要散熱耗能。在冬季，電動汽車通常需要消耗7%以上的功率來加熱保溫，這在一定程度上也導致續(xù)駛里程略微縮短，但并不構成主要因素。
整體而言，能耗方面，燃油車與電動汽車夏季均受工況和空調(diào)制冷、動力系統(tǒng)冷卻（發(fā)動機散熱和電池散熱）影響，冬季電動汽車增加了駕駛艙取暖項和電池保溫項。
3.能量因素雖然并非導致續(xù)駛里程波動的主要因素，但是其決定著電動汽車的里程極限
（1）由于電池的固有特性，電動汽車影響續(xù)駛里程的能量因素比燃油車更加復雜
電池累計可釋放能量的表達式如下：
其中Ut為端電壓=開路電壓-內(nèi)阻*電流，開路電壓與電池本身材料有關，內(nèi)阻與電池溫度和荷電狀態(tài)（SOC）有關，電流則與電動汽車工況有關。Qst則是電池的標稱容量。
而隨著行駛里程的增加，動力電池等關鍵部件性能均有不同程度的下降，比如動力電池容量隨使用次數(shù)衰減、一致性差異變大，也將影響電動汽車的續(xù)駛里程。因此，與傳統(tǒng)燃油車能量因素僅由油量決定相比，電動汽車能量因素要復雜得多。
電池狀態(tài)對續(xù)駛里程的影響(左圖)電池內(nèi)阻典型特性曲線（右圖）
（2）未來電池材料技術的進步是提升電動汽車里程極限的主要因素之一
從上述表達式及對應關系可以看出，如果不考慮電動汽車工況，僅僅考慮電池本身特性，能量因素主要與電池的兩方面特性曲線密切相關：一是開路電壓特性曲線，二是內(nèi)阻變化曲線。目前電池內(nèi)阻受到溫度的顯著影響隨著電池保溫技術的不斷進步正在逐步改善，而開路電壓特性改善、電池使用壽命延長等方面則主要依靠未來電池材料技術的進步，這也是未來決定電動汽車里程極限的主要因素之一。
03
電動汽車性能不斷提升 未來可期
1.電動汽車續(xù)駛里程不斷提升并能滿足大部分出行需求
(1）動力電池能量密度及續(xù)駛里程逐步提升
動力電池系統(tǒng)能量密度已經(jīng)突破140Wh/kg。動力電池能量密度是影響續(xù)駛里程的一個重要因素，我國動力電池技術水平持續(xù)提升，2018年系統(tǒng)能量密度相對2015年提升約54%。
電動汽車里程極限逐步逼近燃油車。隨著動力電池系統(tǒng)能量密度提升以及車輛技術的進步，我國電動乘用車的平均續(xù)駛里程已經(jīng)突破300公里，部分產(chǎn)品能夠超過400公里，且隨著技術進步，滿足市場出行里程需求的產(chǎn)品將會成為普遍現(xiàn)象。
我國動力電池系統(tǒng)能量密度提升情況
2017-2018年各級別純電動乘用車的工況續(xù)駛里程情況
(2）電動汽車的續(xù)駛里程基本能夠滿足消費者出行需求
在城市出行中，大部分居民主要以上班及日常通行為主，日行駛里程較短，根據(jù)北京交通發(fā)展研究院研究數(shù)據(jù)顯示，典型城市日均行駛里程在50公里以內(nèi)。而從北京出行特點來看，在普通工作日，日行駛里程低于200公里的占比為99.97%，在法定節(jié)假日，90.1%的車輛行駛在150公里以下。按照電動汽車續(xù)駛里程300公里為基準，考慮夏季與冬季的溫度變化，假設里程波動為30%，綜合續(xù)航能力約為210公里，仍可以滿足絕大部分出行需求。
不同城市和時間段出行里程
2.部分區(qū)域和工況仍存短板，但未來可期
雖然電動汽車續(xù)駛里程能夠滿足大部分出行需求，但在在部分應用場景，比如極寒、城際長距離以及日行駛里程較長的運營車輛，在當前充電基礎設施建設不完善、充電時間較長情況下，相對于傳統(tǒng)燃油車仍存在短板。
然而電動汽車相對燃油車在節(jié)能環(huán)保、使用成本、動力和舒適性方面具有一定的優(yōu)勢，且以電動汽車為載體的自動駕駛技術更容易實現(xiàn)。隨著產(chǎn)品性能提升、整車成本下降以及充電基礎設施的完善，未來將適合更多場景的應用。
典型車型不同工況下的續(xù)駛里程衰減情況
04
多層面提升用戶體驗
1.客觀認識電動汽車里程問題
電動汽車處于發(fā)展初期，不能因為里程問題否定產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。電動汽車實際續(xù)駛里程差異問題是法規(guī)、技術、消費者使用習慣及環(huán)境、企業(yè)宣傳等多種因素綜合導致的。雖然與傳統(tǒng)燃油車都面臨這種詬病，但由于充電基礎設施帶來的不便利性，以及電池等核心技術突破帶來的里程增加尚與燃油車里程存在差距，隨著推廣數(shù)量的增加，電動汽車里程問題越來越突出。然而從新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一般規(guī)律來看，在發(fā)展初期，產(chǎn)品容易出現(xiàn)一些問題，但問題不能無限放大。應當對初創(chuàng)產(chǎn)品持包容的態(tài)度，給予一定的空間和時間來完善管理和技術，不能因為出現(xiàn)問題就限制和否定其發(fā)展。
重視電動汽車里程問題，完善管理并提升技術水平。續(xù)駛里程是消費者選擇電動汽車的一個關鍵指標，如果實際續(xù)駛里程達不到或與宣傳里程差異過大，且使用過程中里程衰減過于嚴重，消費者里程焦慮問題將進一步加大。這不僅會使電動汽車使用成本優(yōu)勢喪失，也會增加消費者對電動汽車性能的質(zhì)疑，從而降低電動汽車的社會認可度，這對電動汽車的大規(guī)模推廣極其不利。電動汽車的續(xù)駛里程問題應該引起各層面的重視，并通過完善政策法規(guī)和提升技術水平等多種手段盡快解決，提升消費者信心。
2.加強事后監(jiān)管，完善工況法規(guī)
一是加強汽車產(chǎn)業(yè)事后監(jiān)管制度。進一步加強電動汽車事后監(jiān)管，通過大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺及年檢等手段對車輛與電池等核心部件進行檢測，對與公告車輛差距較大或造假等企業(yè)進行懲罰，比如負面清單或經(jīng)濟懲罰，保護消費者權益。
二是加快中國汽車工況的導入工作。加快中國汽車工況驗證及導入工作，并完善測試環(huán)境及附件能耗等測試標準及規(guī)程。從而能夠準確評估電動汽車能耗水平，為雙積分及其他財稅補貼政策提供準確依據(jù)，另外可以讓消費者更真實的了解不同汽車產(chǎn)品的真實能耗水平，從而準確評估電動汽車可達里程和使用過程中的費用。
三是加強儀表等相關標準測試及測試方法的研究，保證續(xù)駛里程的真實性與可靠性，減少由于顯示問題導致的拋錨及安全問題。
3.完善標識管理，正確引導消費者
一是完善標識管理，給與消費者更多參考信息。在綜合工況續(xù)駛里程基礎上，結合權威機構多種應用場景的測試，在產(chǎn)品標識中增加高溫空調(diào)制冷、低溫空調(diào)制暖、高速等典型場景的續(xù)駛里程，保障消費者能夠根據(jù)自身的駕駛環(huán)境及條件合理選擇產(chǎn)品，避免使用條件差異性導致的里程過大問題。
二是企業(yè)在宣傳時應正確引導消費者。企業(yè)及第三方平臺在產(chǎn)品宣傳時，要正確和積極的引導消費者，絕不能把60公里等速測試作為宣傳誤導消費者。
4.提升電動汽車儲能及節(jié)能核心技術
一是提高動力電池能量密度。提高磷酸鐵鋰、三元電池等當前規(guī)模化應用的動力電池能量密度，同時對固態(tài)電池、鋰硫電池等新型電池、材料和工藝進行研發(fā)和驗證，在不增加電池載重基礎上，提升電動汽車續(xù)駛里程。
二是提升電動汽車及關鍵部件的節(jié)能技術。提升整車造型、關鍵部件輕量化及高效率驅(qū)動和制動回饋系統(tǒng)等技術水平，減少電動汽車行駛能耗；加快低溫電池、熱泵空調(diào)及關鍵耗能附件技術及應用，提升電動汽車能耗利用率。提升動力電池循環(huán)壽命、生產(chǎn)一致性及系統(tǒng)管理水平（包括熱管理），降低電池容量衰減速度。
5.創(chuàng)新運營模式，建立維保體系
一是構建符合消費者工況的里程服務?；诖髷?shù)據(jù)及消費者使用習慣、行駛目的，準確分析電動汽車實際續(xù)駛里程，為消費者行駛及充電提供個性化服務。
二是因地制宜選擇推廣方案。根據(jù)運營和使用需要選擇合理的電動汽車技術方案，比如通過快充與在線充電解決電動公交續(xù)駛里程需求，通過換電方式解決電動出租車對續(xù)駛里程的需求。
三是建立維保體系。在電動汽車年檢制度還未完善的前提下，企業(yè)應該建立電動汽車維保方案，引導消費者對動力電池等關鍵部件進行定期的檢查和維修保養(yǎng)，更換不達標部件，避免由于關鍵部件性能下降導致的里程問題。
6.完善充電基礎設施布局
一是合理推進基礎設施建設。加快充電基礎設施建設，合理規(guī)劃和優(yōu)化充電基礎設施布局，推進充電基礎設施互聯(lián)互通，利用財稅和非財稅政策調(diào)動充電基礎設施建設和運營商的積極性，為消費者提供便捷的充電服務，減少消費者里程焦慮。
二是提升充電技術。加快快充技術、關鍵部件及配套設施的研發(fā)、改造和應用，以及充電標準的實施，提升消費者充電便利性，提高消費者出行效率。
