为什么车企总在续航上骗你?
日期:2023-01-05 | 阅读:1007

        每年冬天返乡时节,都是电动爹花式摆烂的重灾区。毕竟有各路大V实测,零下20度的气温下,超过7成的车型实际续航连官方续航的一半都达不到。续航里程是整个新能源车行业最复杂最深奥的问题,你永远想象不到车企为了增加续航会干点什么事出来。

01 电池:能量的来源

        同一款燃油车,60L的油箱肯定比45L的跑得远。但电动车的问题是,电池包规模不可能无限度的扩大,一方面是成本问题,另一方面则是重量。所以对动力电池来说,评价技术水平的核心指标是“能量密度”。影响能量密度的因素主要有两者:电池材料电池结构在材料端,三元锂电池和磷酸铁锂电池是主流的选择。以宁德时代CTP 3.0电池包为例,三元体系的麒麟电池系统能量密度可达255Wh/kg,远超磷酸铁锂体系的160Wh/kg。

        但在实际装车量方面,磷酸铁锂电池的市占率却在逐步反超三元锂电池。原因在于成本。

        磷酸铁锂每单位的成本比三元锂低20%,同时,磷酸铁锂电池的使用寿命更长,也就是续航衰退更慢。另一方面,磷酸铁锂在安全性上更胜一筹,这意味着在电池结构上有更多做“减法”的可能性。比如比亚迪的刀片电池把电池包内体积利用率提高了50%,可以放入更多电芯,在占用空间不变的前提下尽可能的提升了能量密度。另一种思路则是在同重量基础上提升能量密度,比如宁德时代CTP产品从1.0到3.0,三元体系从180Wh/kg、200Wh/kg提升至255Wh/kg。



        在消费者的感知里,电池的差别往往在于磷酸铁锂电池冬天掉电比较快、频繁充电损耗电池较弱。另一方面,电池仅仅是为电动车提供了一个能量来源。正所谓千里马也需要伯乐,一辆车实际续航有多少,得看车企本身的调教能力。放在燃油车上叫“油耗”,放在电动车上就叫“能耗”。所有的续航骗局,本质上都是由于车企们抛开能耗不谈造成的。这才是各大车企大显神通的地方。

02空气动力学:来自外部的阻力

        物理课本上的小木块可以在光滑无摩擦的平面上滑行,但新能源车不行。据测算,在水平道路上,当车辆速度达到110km/h时,风阻不断增加,并可以占到车辆全部阻力高达80%。

因此,车企降低阻力的首要目标,放在了风阻上。衡量一辆汽车受风阻影响大小的一个重要标准,是通过风洞实验和下滑实验所确定的一个数学参数,即风阻系数。据测算,纯电动车的风阻系数Cd值每降低0.01,续驶里程可以增加5-8km。

        通常而言,汽车的风阻系数是一个常量,仅与该物体的外形有关,这也是车企绞尽脑汁凹造型最重要的原因之一。例如,特斯拉2021年的改款,目的之一就是降低风阻。2020款Model S的风阻系数0.24Cd,到了2021款降低为0.208Cd。

        按上面数值测算,这一点改动就能增加20-30km的续航,或者塞进去更多零部件。目前,全球风阻系数最低的是奔驰的EQS,风阻系数仅为0.20Cd。



        如果仔细观察上榜车型,可以发现车身整体无一例外都是“水滴形车身”。毕竟在不违反物理学定律的情况下,水滴就是风阻系数最小的形状。

        我们所熟悉的车型,如特斯拉Model 3、小鹏P7、海豹、零跑C01等轿跑,车身整体都像是水滴形,或者说从前面看过去比较“圆润”。

除了凹造型之外,被广大车主吐槽的隐藏门把手,其实也是为了降低风阻,提升续航。

        据相关机构测算,每一个隐藏式门把手大约可使风阻系数降低0.003,4个也就是0.012,大约能提升6-9公里续航——苍蝇腿也是肉嘛。目前,隐藏式门把手主要有三种,旋转隐藏式、按压隐藏式、电子感应式。不管是哪种,滴滴上第一次叫到这种车的乘客往往都是懵逼的。还有一个东北车主会感同身受的问题——2020年底,一位东北特斯拉车主在社交媒体抱怨,一场小雪冻住了特斯拉的按压式隐藏式门把手,导致车门无法打开。又比如2018年一位首批蔚来车主反映,由于ES8汽车系统故障,车门把手无法弹出,导致孩子被反锁在车内,最终车主只能以“非破坏性”方式打开车门。



        除隐藏式门把手之外,汽车的其他外观对续航影响也不小。例如,极氪001,通过11项技术优化,提升续航55.8公里,蔚来ET7,通过13项技术优化,提升续航61.8km。

简而言之,全是细节,都是学问。

        所以,当一辆电动车的某些设计让人感到费解时,其目的很可能是为了增加续航。

03汽车轻量化:来自自身的阻力

        印度GoAir航空公司选空姐有一条标准:身材苗条优先。这并不是物化女性,而是为了省油——按照GoAir的说法,飞行中每额外增加1公斤重量,每小时就需要多花费0.05美分。

你永远想象不到航空公司为了省油能作出什么妖。日本全日空会在登机开始前建议旅客上厕所以减轻重量,把头等舱的餐具从金属换成塑料材质也能省不少油。如果在机场见到油漆被刮掉de 飞机,它很可能也是为了省油。


        让车主都瘦成BM女孩难度有点大,所以车企会想办法给电动车减重。根据欧洲铝业协会调查,新能源汽车车身减重10%,能耗下降5.5%,续航里程可增加5.5%。实际上,由于三电系统等增量零部件的原因(三电系统增重约200-300kg),同级别的新能源汽车整体质量会高于燃油车。因此针对车身轻量化的议题,车企提出了材料端围绕铝合金,工艺端围绕一体化压铸技术,二者相辅相成,一同减重。材料端,当前的探索方向主要包括先进的高强度钢、铝合金、碳纤维复合材料,替代主流低碳钢,可以分别减重25%/40%/60%。



        如图所示,铝合金在当下能够脱颖而出的主因就一个:高性价比。

        根据国际铝业协会测算,2019年纯电动车的单车用铝量143kg,预计2025年新能源单车用铝量将达227kg,增长超55%。


        但材料的变化带来了新问题:铝材不易焊接。因此,一体化压铸技术成为了工艺端的热门项目,看看A股相关概念股的涨幅就知道了。以特斯拉为例,2020年9月的电池日上,特斯拉宣布Model Y的后地板将采用一体化压铸,相比原来减少了79个部件,由于减少了焊接点位和材料损耗等因素,降低制造成本近40%。有了特斯拉这个引路人,海内外车企也都开始加入到一体化压铸的行列中。




        阻力的主要影响因素大概也就这么多,再想增加续航,就需要想点其它办法了。

04动能回收:用魔法打败魔法

        2020年,一位Model S车主环绕中国边境线,当经过无人区无法充电时,利用动能回收系统给车充电。据车主自己所述,他利用动能回收系统,让大货车拖着车跑60-70公里,便能够将电池把电充满。



        所谓动能回收,指的是一种在减速过程中,将被浪费的能量重新转化为电能储存进电池的技术。原理类似绿皮火车上经常卖的按压式手电筒,但技术门槛云泥之别。在硬件上,影响动能回收的关键因素有两个,一是逆变器的******功率;二是电池容量。前者相当于瓶口大小,后者相当于瓶身容量。逆变器的作用是将动能回收产生的交流电转换成电池能够存储的直流电。逆变电器的转换功率越大,往电池里充电的速度就越快。保时捷Taycan******动能回收功率为265kw,相当于两个快充充电桩同时给它充电。电池的作用就是将经逆变器转换后的直流电存储起来,电池容量越大,能够存储的发电量就越多。这也是混动车型的动能回收系统打不过纯电车型的根本原因。




        在软件上,影响动能回收系统效率主要与车企的标定策略有关。简而言之就是该系统与电门或刹车的关联程度。也是各位车主们感受最为直观的影响。这也是老司机们开新能源车开不习惯的主要原因。

        目前主流的解决方案有两种,一种是与电门做关联;另一种是与刹车做关联。

        与电门做关联,即特斯拉的单踏板模式。松开电门就会有刹车的感觉,在理想状态下,只要踩电门一个踏板就行了。这种模式优点是回收的能量多,但缺点是由于改变了驾驶习惯,很容易出事故。适应了单踏板之后,驾驶员会习惯的把脚放在加速踏板,如果出现紧急情况,可能会忘记踩刹车。另外,由于没有与刹车做关联,动能回收系统介入后的制动,不会通过刹车尾灯提醒后车主,容易造成追尾。基于此,B站有个up主给自己的车加装了一个刹车尾灯。

        基于单踏板存在的问题,有的车企选择了与刹车做关联或者是两者并存的解决方案。这种解决方案的好处是,对驾驶员的驾驶习惯改变较少,降低了出事故的概率。但缺点是回收效率相对较低,技术难度较大,需要花大量的时间去调教刹车板,来平衡动能回收系统和机械制动。


        目前,回收效率与安全之间的平衡,类似于天平的两端,很难实现既要又要。只能广大驾驶员朋友提高警惕,勿忘驾校教练曾经的打骂。


05尾声

        那到底多少续航可以解决人们的用电焦虑?有一个公式可以尝试测算。如下图,将各自实际情况带入即可,例如,期望做到周充的上班族,假设平均每天行驶40km,买辆505km续航的车就能做到没有用电焦虑;如果平均每天行驶50km,那得买一辆630km的。



        充电效率代表一般还有20%余电的时候就需要充电,电池衰减代表8年后电池会衰退至81.6%

        续航焦虑是长期以来困扰新能源车普及的关键问题,在过去几年高强度的技术竞赛中,无论是电池的续航里程,还是车企的省油魔法,都比新能源车刚普及时有了跨越式的发展。马斯克曾在年初表示,续航超过600英里(1000公里)的电动车,特斯拉一年前就能造,但“没有任何意义”。他认为超过400英里(643公里)的续航,在99.9%的场景下用户都用不到。相反,它还会带来更大的电池包,影响车辆的操控。当下,新能源车续航******的掣肘其实是充电设施建设不足带来的充电难的问题。


        燃油车没有里程焦虑,那不是燃油车的优势,那是中石油和中石化的优势。



参考资料:

[1] 汽车轻量化趋势明确,结构件一体压铸推动制造革命,西部证券
[2] 汽车轻量化和一体化压铸已成趋势,财信证券
[3] 动力电池结构创新百家争鸣,信达证券
[4] 蜂巢能源招股书
[5] 电池能量密度和续航里程有什么关系,钜大LARGE
[6] 电动汽车续航全靠它!全面认识动力电池“能量密度”,汽车记者
[7] 车辆风阻系数单独公布就是耍流氓!你不知道的车辆外观设计冷知识,懂车帝
[8] 惨痛教训这么多,车企们还是少用隐藏式车门把手吧,百度新闻

编辑:张泽一

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