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电动汽车长续航的噱头与算计

导读

随着技术的升级,现在很多电动汽车都号称自己有500公里以上的续航里程,续航超1000公里的纯电动新车最近也陆续有来。高端电动车不吹个1000公里续航都不好意思出来炫,AION LXPlus 1000公里版本2022年1月5日正式上市,证明了一年前广汽埃安总经理古惠南先生没有吹牛真做到了。最高续航里程1000公里的蔚来ET7也将于2022年1月20日开启锁单,3月28日开启交付。宣称1000公里长续航的电动汽车扑面而来呀!今天我从使用体验与电池技术的角度谈谈电动汽车长续航的噱头与背后的算计。

电动汽车续航里程是不是越多越好?

毫无疑问,答案是否定的。

一则,传统燃油车的使用习惯不能直接套用在纯电动车上,这是两种不同的体验;二则,纯电动车续航里程增加意味着电池容量增加,同时重量上升,最终导致能耗比和性价比缺失,那么纯电动车也就没有存在的意义了。所以,如果单单只是续航提升而没有充电体验的提升,是不足以完全扫除续航焦虑的。

下图出自《2018中国乘用车实际道路行驶与油耗分析年度报告》,中国乘用车1-3月份每日出行距离,由图可见,除节假日外,中国乘用车绝大多数每日出行距离在50公里以下,节假日高峰期也不超过120公里。

由此可见:一辆纯电动汽车,拥有200-300公里续航就足矣。然而,理论终究是理论,在实践中,总会遇到各种突发情况,导致车主产生“里程焦虑”。

实际续航:市面上不少宣称500公里续航的车型,实测之后只有400公里、甚至只有300多公里续航。而且高速、低温、空调等因素都会大幅降低实际续航表现。

充电桩:众所周知,纯电动汽车有没有家用充电桩是完全两种不同的体验。有家用充电桩的车主下班回到家,充电枪一插,第二天又可以满电出行了。而没有家用充电桩的车主,出门充电的时候还需要考虑附近有没有公用充电桩、充电时间会不会太长、充电桩是否爆满/故障等问题。

充电速度:目前家用充电桩基本是慢充,公用快充桩水平参差不齐,不是都能达到标称最大充电功率的,而且坏桩比例比较高,不收停车费的快充桩车位还会被燃油车占用。

长途需求:车主即使平日只在市区上下班,总也会有要跑长途、上高速的需求,中国这么大,跨个省动辄300-400公里,续航短了属实难顶。

笔者在2021年测试了长城欧拉IQ整整一年,跑了23695公里,到过江苏、浙江、上海、山东、安徽、江西、湖南、广东等地。最常跑的南京至常州往返:在南京江宁区充满电,南京常州一个往返300公里,其中高速240公里,市区道路60公里,全程不用充电,回来还有12%电量,显示续航尚有53公里,如果在办事过程中有个补充电量的慢充桩就更完美了。

在一年中也曾经遇到过最尴尬的极端情况是驾驶欧拉IQ从南京开往安徽郎溪经济开发区管委会,出发前车辆显示有200公里续航,导航显示只有120多公里,当时想政府部门一般都有充电桩,所以不假思索就出发了。哪知道整个安徽郎溪县城没有一个充电场站,不得不关闭空调,能量回收系统开到最高,一路提心吊胆,最后找到一个朋友的工厂用车载慢充,续航已经不足两位数,插上充电枪后才惊觉背后已经一身汗。

那么,买一辆装很多电池、续航超过1000公里的长续航电动汽车不就没有上面的问题了吗?这说法听起来非常有道理,但很遗憾,在电池能量密度没有获得重大突破前,塞越多的电池只会让电动汽车越来越重,最终得不偿失。一辆续航超500公里、塞了100度电池的特斯拉model S整备质量已经超过2吨了,不难想像拥有1000公里续航的车会重成什么样。

所以,一辆纯电动汽车,多少续航里程是最合适的?以我全年测试欧拉IQ的实际体验,考虑到夜间充电时长、日常行驶距离和最终使用成本,400公里的续航里程已经可以满足长途驾驶需求。当然400公里必须建立在实际续航的事实之上,而这就考验车企对电池、电机以及能量管理系统的投入和技术。事实证明作为目前国产品牌中,拥有400公里实际续航、极具性价比的电动汽车已经足够满足当下家庭用户的需求。

超过500公里的续航能力对营销很重要,对日常生活意义不那么重要

从经济可行性来看,时下的锂离子技术是否可以用于1000公里续航的车上呢?专家们持怀疑态度。大多数专家预计,只有在过渡到体积能量密度更高的固态电池之后,这一点才能够实现,这种电池使用固态电解质来传输锂离子,而不是使用液态电解质。而且,1000公里续航太长,可能也没有必要!大众ID系列电动车销售主管西尔克·巴格希克说道:“500公里以上的续航里程,显然对营销和汽车定位非常重要,但在日常生活中,其实并没有那么重要。未来电池将会变小,因为人们将发现,这些非常大的电池对很多消费者来说真的没有那么重要。我不认为需要1000公里的续航。”

宣传长续航里程的业内算计

在目前电池技术状况下,要获得长续航只有装多电池;要想充电快,只有上800V高压充电,没有更好的路径。很多业外人士指责这两年锂电技术进步不快,我可以负责任地说中国锂电企业已经很努力很激进了。我今天分别计算一下在400V电压平台下500公里续航需要多少电量?什么样的电池比较合适?如果硬要做1000公里续航会怎么样?在800V电压平台下,又会如何?谁最受益?

工信部百公里电耗指标,理论上:百公里电耗 = 100×电池容量/续航里程。测试方法为:充满电跑,将电量都跑光,记录里程数;然后用充电枪充电,充满为止记录充电枪电量,电枪电量= 电池容量+ 充电损耗+ 充电时车载电器耗电量。

目前很多电动汽车的百公里耗电在13-18度之间,为了简单好计,我按百公里电耗15度电来计算推导:

(1)500公里续航需要75度电,在400V电压平台下,如果采用三元,1并96串最简单,需要单体电量188Ah,MEB590模组体系可以轻松做到,VDA模组需要加高勉强可以做到;采用2并96串,只需要单体电量95Ah,这个电池比较容易做到,在原来的VDA模组体系下可以很轻松做到。另一条路:大量圆柱电芯并联,并数多少无所谓,全极耳的大圆柱比较好;如果采用磷酸铁锂,1并108串也简单,需要单体电量190Ah,这个磷酸铁锂电池很容易做到。目前车型布下这些电池难度不大,使用三元188Ah或者铁锂190Ah居多。

(2)500公里续航需要75度电,在800V电压平台下,如果采用三元,1并180串最简单,需要单体电量100Ah,这很容易在VDA模组体系下做到;如果采用磷酸铁锂,1并220串也简单,需要单体电量100Ah,这个容易做,但不经济;500公里续航下使用800V快充对电池要求不高,而且不太经济。

(3)1000公里续航就需要150度电,在400V电压平台下,如果采用三元,2并96串最简单,需要单体电量188Ah, 在MEB590模组体系下可以轻松做到,VDA模组需要加高;采用3并96串,需要单体电量125Ah,这个电池比较容易,在目前VDA模组体系下就可以做到;如果采用磷酸铁锂,1并108串最简单,需要单体电375Ah,这个需要努力才能达到。另一条路:大量圆柱电芯并联,并数多少无所谓,4680比较好。现有车型很少有有空间装得下这么多电池,而且充电时间过长,用120KW直流充电桩充满要1.5小时,用60KW直流充电桩要3小时,这个选项肯定不合理。

(4)1000公里续航需要150度电,在800V电压平台下,如果采用三元,1并180串最简单,需要单体电量188Ah,在MEB590模组体系下可以轻松做到,VDA模组体系下需要加高;如果采用磷酸铁锂,1并220串也简单,需要单体电量188Ah,这个能够做到的比较多。电池堆出来了,车辆空间有限装得下是个问题,重新设计新的车型空间比较合适。使用180KW的800V直流快充,50分钟可以充满。

总结

满足日常使用的500公里续航在现有技术条件下比较容易实现:1000公里续航对体积能量密度提出了更高的要求;必须采用800V高电压平台才能比较短时间充满,同时考虑车型空间因素,初步判断方型磷酸铁锂电池基本没有机会,需要更大的“刀片与短刀片电池”;4680大圆柱电芯高度偏低,也不适合用于大能量的厚电池成组,恐怕需要更高尺寸的电芯才能在成组才能有足够的能量,再配合使用高膨胀的硅负极才能达到要求。

如果超长续航未来成为趋势,比较利好刀片电池与能量密度更高的大圆柱电芯。

(本文作者系吉林大学青岛汽车研究院副院长、《电车商业研究》创始人顾国洪)

 

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