解讀丨為什么電動汽車續(xù)航里程有長有短?五大因素制約車輛續(xù)航
伴隨著電動汽車的發(fā)展,“續(xù)航里程焦慮”也一直是很多電動汽車車主和準車主最頭疼的問題。
小泡君的朋友王主任最近剛剛獲得了北京市新能源指標,正在計劃購買一臺電動汽車。但在貨比好幾家之后,王主任打電話來問了我一個很有意思的問題:“電動汽車的續(xù)航里程普遍沒有燃油汽車長,究竟哪些因素影響了電動汽車的續(xù)航里程呢?”
對于這個問題,估計不少剛買電動汽車或是正準備買電動汽車的朋友也都心存疑惑。所以今天小泡君就跟大家來說說,究竟那幾個因素在制約著電動汽車的續(xù)航里程。
電池
無論是電動汽車還是四驅車,只要是靠電來驅動的載具,都遵循一個放之四海而皆準的道理: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。
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,但實際上任何事都有一個“合理值”,電池也是如此。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的。
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在各自的車輛尺寸內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。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。因為能量密度提高也就意味著在體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。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者的接受范圍內。
電控
除了電池本身的性能和素質之外,電控也是影響電動汽車續(xù)航里程的一個重要因素。電控,就是我們常說的BMS(Battery Management System),它負責對電動汽車的動力電池進行安全監(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。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續(xù)航里程的因素在于“電池的溫度”。
在《三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池 動力電池到底應該用哪種》一文中我們曾經提到過,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,盡可能達到最優(yōu)的放電效率。
電機
同樣是將能源(燃料)轉化為動力的工具,電機在電動汽車之中的地位大概就相當于是傳統(tǒng)燃油車之中的發(fā)動機。很多人覺得,電機只是個驅動車輛的工具,它只影響車輛的提速和極限速度等性能指標,跟續(xù)航里程毫無關系。但通常來說,電機的功率應當和車輛的續(xù)航里程是負相關的。這就好比同樣兩節(jié)5號干電池,裝進電子鐘表里可以連續(xù)工作好幾年,但是放進四驅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,其實也同樣面臨著這樣的問題。如果采用500kW大功率的電機,車輛的性能指標自然是沒的說,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,續(xù)航里程肯定會有所好轉,只不過想要從靜止加速到100km/h,估計要花上10秒左右了。所以說,如何根據(jù)當前車型的目標客戶,來匹配一款合適的電機,是每個電動汽車制造商都需要思考的問題。如果你的目標受眾喜歡激烈駕駛,那么適當?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)航產品,適當?shù)慕档碗姍C功率也能夠幫助車輛延長續(xù)航里程。
當然了,消費者本身的駕駛習慣直接決定了電機日常的工作功率,所以說如果你想讓你的電動汽車續(xù)航里程更遠的話,保持一個良好的駕駛習慣,盡量避免長時間激烈駕駛才是最有效的辦法。
重量
推一輛重量不足50kg的自行車走回家,和推一輛重量超過2000kg的汽車走回家,肯定是后者更加費力。所以,無論是傳統(tǒng)燃油汽車還是電動汽車,質量這一因素在很大程度上影響了車輛的續(xù)航。尤其是電動汽車中重要的能源存儲設備——動力電池,更是車輛超重的“罪魁禍首”。
電池雖然很重,但為了保證續(xù)航又不能削減電池。所以,全球的汽車制造商都在絞盡腦汁的想辦法,在其他的部位減重來拉低車輛的整體質量。比如,特斯拉和蔚來就簡單粗暴的選擇采用“全鋁車身”來給產品“減肥”,而很多電動超跑品牌更是不計成本的采用大量“碳纖維”材料來打造輕量化車身。即便是這樣賣力的斤斤計較,也只能在一定程度上降低動力電池所帶來的重量,往往電動汽車還是要比同級別的傳統(tǒng)燃油汽車更重一些。當然也有像寶馬i3這樣的異類,為了讓車輛徹底減肥,不僅使用昂貴的碳纖維增強復合材料來打造駕駛座艙,甚至不惜降低動力電池的容量。這也導致了寶馬i3終于獲得了曼妙的身姿(整車重量1390kg),但同時也擁有高昂的售價,和不足200公里的續(xù)航里程。
小泡君認為,給電動汽車“減肥”就像是我們自己“減肥”一樣,要注重科學的方式方法,切不可盲目降低體重。如果因為減肥導致影響了續(xù)航里程,就好比是為了身材餓出胃病,這樣得不償失的結果,相信所有人都是不愿意看到的。
風阻
風阻,顧名思義就是車輛行駛時受到的來自空氣的阻力。雖然我們總是在跑車或是概念車的介紹中看到“風阻系數(shù)”和“空氣動力學”這樣的詞匯,但事實上風阻所影響的不僅僅是車輛的提速性能和極限速度,它也與我們日常私家車息息相關。
在傳統(tǒng)燃油車時代,風阻的作用在日常行駛低于120km/h的家用車中并不顯著,這主要是因為燃油車的“變速箱”能夠讓車輛在高速行駛時保持“低轉速”的省油狀態(tài),這也是為什么燃油車往往在高速巡航狀態(tài)比較省油,而在市區(qū)內走走停停則比較費油。但是,因為電動汽車在動力結構上省去了變速箱,所以電動汽車的電機轉速與車速是成正比的,這就需要電機在高速行駛時仍然保持高轉速的狀態(tài),這也是為什么電動汽車在市區(qū)內走走停停比較省電,而在高速巡航狀態(tài)比較費電的原因。此時如果車輛還需要對抗較大的風阻,那么車輛的續(xù)航里程將會進一步降低。
所以說,市售的絕大多數(shù)電動汽車都選擇了將原本車頭的進氣格柵改為封閉式的設計。這樣做在一定程度上能夠有效的提高車輛的空氣動力,降低風阻,對續(xù)航里程也有一定的正面作用。
總結
其實除了電池、電控、電機、質量和風阻之外,還有很多更細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??偠灾?,車企在設計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準之一,但它卻不是唯一的標準。除了續(xù)航,一輛優(yōu)秀的汽車產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沒有了大家心目中汽車應該有的樣子。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、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?

責任編輯:仁德財
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