汽車作為替代人類雙腿的工具,其主要目的是將乘員運(yùn)送到依靠自身能力難以企及的遠(yuǎn)方。從人類學(xué)會(huì)用火的一刻開(kāi)始,撿多少柴就決定了可以燒多久。最直接增加里程的做法是攜帶更多的燃料,可實(shí)際上燃料也有重量,物理學(xué)之下,單純擴(kuò)大燃料攜帶量無(wú)助解決問(wèn)題,燃料與里程之間的平衡點(diǎn),歷來(lái)是車企絞盡腦汁的科研項(xiàng)目。電動(dòng)車作為新能源汽車的代表,同樣有著類似的問(wèn)題。
(充換電方式不在本文內(nèi)容之內(nèi)討論)
大部分消費(fèi)者在購(gòu)買電動(dòng)車的時(shí)候,往往主觀地從其所搭載的電池用量著眼??捎绊戨妱?dòng)車?yán)m(xù)航里程的因素實(shí)在太多,除了電池容量大小,這其中整車阻力、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率、低壓系統(tǒng)、控制策略同樣影響深遠(yuǎn)。簡(jiǎn)而言說(shuō),假設(shè)在使用相同質(zhì)量以及能量密度的動(dòng)力電池之下,車企自身研發(fā)能力以及所采用零部件技術(shù)直接影響電動(dòng)車的經(jīng)濟(jì)性。
行駛之中的汽車,必須同時(shí)克服來(lái)自于地面的滾動(dòng)阻力以及空氣之中的空氣阻力,倘若涉及非水平路面,更需要克服坡度阻力以及加速阻力。整車質(zhì)量是其中影響最為顯著的方面。有電動(dòng)車企業(yè)相關(guān)人員仿真計(jì)算得出,各種阻力相結(jié)合之下,阻力每增加100N,電動(dòng)車的百公里電耗將增加2.5~3kWh,進(jìn)一步拆分之下,電動(dòng)車質(zhì)量每增加200kg,電耗相應(yīng)增加0.5kWh。所以目前整車輕量化被各大車企擺在了重點(diǎn)研究的方向,配合優(yōu)化風(fēng)阻系數(shù),減低驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)以及制動(dòng)卡鉗拖滯阻力等方式,一定程度上可提高續(xù)航里程。
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率對(duì)于普通消費(fèi)者而言過(guò)于深?yuàn)W不作深入討論,其主要考驗(yàn)車企在系統(tǒng)匹配上的功力。也就是常用工況能否落在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高效區(qū)域,控制精度的波動(dòng)需盡可能減小。舉個(gè)簡(jiǎn)單例子,許多人認(rèn)為電動(dòng)車并不需要變速箱,電機(jī)從一開(kāi)始就能提供最大扭力,可實(shí)際上隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速并非無(wú)線增加,達(dá)到一定轉(zhuǎn)速之后,扭矩將逐步下降并最終進(jìn)入恒定功率區(qū)域。這也解釋了為什么電動(dòng)車起步快,可中后段往往被燃油車反超。目前較好的辦法就是配備二檔減速電機(jī),令車輛持續(xù)加大輸出扭矩,穩(wěn)定提升車速,令所需工作點(diǎn)始終保持在高效區(qū)域。如采埃孚所推出的二檔減速電機(jī),相比單檔減速電機(jī),續(xù)航里程可增加達(dá)5%。這樣一來(lái),車企將獲得兩種提高能量轉(zhuǎn)化效率的設(shè)計(jì)選擇。在延長(zhǎng)蓄電池續(xù)航里程的同時(shí)保持蓄電池尺寸不變,或是為減輕整車質(zhì)量選擇使用更小的蓄電池。
說(shuō)起低壓系統(tǒng)也許大家沒(méi)什么概念,其實(shí)就是我們平常接觸最多的各種車載功能。隨著整車電氣化程度日益提高,車上電氣化配置也越發(fā)豐富,特別是各種增加成員舒適度以及科技感的用電設(shè)備。單個(gè)能耗看似不高,可積少成多也是一筆不菲的賬。整車配置高大上固然好,不過(guò)有時(shí)候或許座椅按摩功能關(guān)一下,就足夠熬到充電樁了。
前后驅(qū)動(dòng)力分配以及能量再生策略同樣影響著電動(dòng)車的經(jīng)濟(jì)性,不少人都知道電動(dòng)車大多配有能量回收功能,因?yàn)檫@是目前降低電動(dòng)車能耗,增加續(xù)航里程最為有效的手段之一。作為與傳統(tǒng)燃油車區(qū)別最大的地方,電動(dòng)車的制動(dòng)系統(tǒng)里除了常用的機(jī)械摩擦制動(dòng)以外,還添加了再生能量制動(dòng)這一功能。并且依照回收多少分為強(qiáng)中弱等回收檔位。該技術(shù)主要分為串聯(lián)式與并聯(lián)式兩種技術(shù)流派,串聯(lián)式在制動(dòng)時(shí)會(huì)優(yōu)先考慮使用再生制動(dòng)力,以獲得更多的回收能量,相比并聯(lián)式將再生制動(dòng)力直接疊加在傳統(tǒng)液壓制動(dòng)上的做法更為高效。但其結(jié)構(gòu)與算法也更為復(fù)雜,甚至需要改動(dòng)車輛結(jié)構(gòu)。為此當(dāng)下并聯(lián)式憑借簡(jiǎn)易方便,占據(jù)了能量回收使用的初始階段。相信在技術(shù)不斷進(jìn)步之下,串聯(lián)式將極有可能取代并聯(lián)式,成為日后的主流發(fā)展方向。
也許你會(huì)認(rèn)為,用戶無(wú)需關(guān)心過(guò)多技術(shù)層面的問(wèn)題,錢能解決的不是問(wèn)題,多花點(diǎn)錢買長(zhǎng)續(xù)航里程版本的電動(dòng)車不就好了么?長(zhǎng)續(xù)航里程版本的車輛之所以能開(kāi)更遠(yuǎn),并不是技術(shù)上比普通版本更優(yōu),而只是搭載更多的電池(容量)。里程與成本如何抉擇,中國(guó)工程院楊裕生院士在2019年的相關(guān)會(huì)議上,曾經(jīng)一針見(jiàn)血地發(fā)表了自己的見(jiàn)解:“目前技術(shù)下,長(zhǎng)續(xù)航里程勢(shì)必需要能量密度更高的電池或是多裝電池,代表燃燒爆炸的危險(xiǎn)性增大;多裝電池代表了日后廢電池更多;多裝電池代表整車質(zhì)量過(guò)大,浪費(fèi)能量;多裝電池代表車子更貴;多裝電池倘若更換廢電,用車成本更高;一車一個(gè)充電樁費(fèi)錢又占地,總之長(zhǎng)續(xù)航純電動(dòng)車倘若不是技術(shù)突破帶來(lái)的里程增加,僅靠多裝電池完全是背離了發(fā)展電動(dòng)車的節(jié)能減排宗旨,用戶多花錢不算,補(bǔ)貼取消以后競(jìng)爭(zhēng)力更差?!倍谖铱磥?lái)其實(shí)還要補(bǔ)充一點(diǎn),多裝電池代表充電時(shí)間也將會(huì)更長(zhǎng),所以不要貪圖眼前小利,后面才是大頭呢。時(shí)間才應(yīng)該是人類最寶貴的財(cái)產(chǎn)。
值得一提的是,稱為新一代電池技術(shù)代表的燃料電池或許可以解決這個(gè)問(wèn)題。其原理是通過(guò)燃燒氫等化學(xué)燃料,使電解質(zhì)隔膜兩側(cè)發(fā)生氧化還原反應(yīng)得失電子產(chǎn)生電能,從而以化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能達(dá)到驅(qū)動(dòng)目的。理論上優(yōu)點(diǎn)眾多,也是眾多車企趨之若鶩的技術(shù)追求。但我國(guó)在此項(xiàng)目上起步較晚,產(chǎn)業(yè)化以及規(guī)?;闯梢?guī)模,以致成本短期之內(nèi)無(wú)法有效降低,加之加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)仍需努力,為此短期之內(nèi)難以成為主流。
動(dòng)力電池基本原理為鋰離子的嵌入與脫嵌過(guò)程
或許您正好是一名新能源車主,那么肯定會(huì)發(fā)現(xiàn)自己的愛(ài)車在經(jīng)歷了一段時(shí)間的使用之后,續(xù)航里程表現(xiàn)似乎逐步走向老邁,同樣的充電時(shí)間以及充電方式所提供的續(xù)航里程已經(jīng)大不如前,車輛的行駛狀況也沒(méi)有了開(kāi)初的爽快。容量的衰減以及功率的下降實(shí)際代表著鋰離子動(dòng)力電池的老化。
磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池、錳酸鋰電池、多元復(fù)合電池、鎳氫電池、超級(jí)電容。我國(guó)不同類型的新能源汽車,其動(dòng)力電池實(shí)際上各不相同。動(dòng)力電池發(fā)展至今起碼經(jīng)歷了三代技術(shù)改進(jìn)。從最初的鈷酸鋰電池,到第二代的錳酸鋰以及磷酸鐵鋰電池,而目前乘用車使用最為廣泛的,以三元鋰電池為代表的第三代動(dòng)力電池。一套典型的鋰離子電池主要包括陽(yáng)極、陰極、電解液和隔膜四部分,這些組件的相互作用決定了電池的功率和能量容量、循環(huán)壽命、安全性能和工作溫度等優(yōu)劣。簡(jiǎn)單而言整個(gè)電池的充放電工作,實(shí)際上就是鋰離子在陰極和陽(yáng)極之間的來(lái)回穿梭,并經(jīng)歷嵌入與脫嵌過(guò)程。大家熟知的極端環(huán)境溫度雖然會(huì)影響續(xù)航里程長(zhǎng)短,可相對(duì)于正常溫度下,因?yàn)殡姵亟M工作所涉及復(fù)雜的化學(xué)與物理變化之后,活性材料的損失、可用鋰的損失以及內(nèi)阻增加等不可逆因素,其所帶來(lái)的容量衰減、功率下降也就不算什么了。
值得注意的是,使用電動(dòng)車真是一門技術(shù)活,嚴(yán)格控制經(jīng)濟(jì)車速、保持良好的駕駛風(fēng)格、合理熟練利用能量回收系統(tǒng)、精心定期保養(yǎng)電動(dòng)車輛等各方面車主行為,也決定了電池的壽命。另外真的不主張電動(dòng)車主對(duì)車輛過(guò)于定制化改裝,特別增加空力套件,要知道這些漂亮的花活所產(chǎn)生的下壓力將會(huì)極大影響行駛里程,素車其實(shí)沒(méi)什么不好的,真要以示區(qū)別,拉個(gè)花得了。
充電過(guò)程特性對(duì)電池壽命和溫度的影響
電池壽命與續(xù)航里程隨著使用逐步減少
應(yīng)用在大眾純電動(dòng)車輛上的能量回收制動(dòng)系統(tǒng)
里程焦慮是否是病這難以界定,如果單從醫(yī)學(xué)角度而言,按照第3版中國(guó)精神障礙分類與診斷標(biāo)準(zhǔn)(CCMD-3),焦慮癥屬于神經(jīng)癥的一個(gè)亞型。治療方法只有吃藥和心理治療兩種。吃藥就免了,買車本來(lái)圖開(kāi)心,還要吃藥不如買一個(gè)不焦慮的燃油車,更何況里程焦慮這個(gè)新物種就算去醫(yī)院,醫(yī)生也不會(huì)給你藥。
如何減輕或是治愈自己的里程焦慮?對(duì)于正在考慮購(gòu)買新能源車的人,不買是最好的辦法;至于已經(jīng)成為車主的人,或許嘗試使用心理治療更為有效。比如對(duì)電動(dòng)汽車認(rèn)知的重建,嘗試把自己所焦慮的里程從“事實(shí)”看成“猜測(cè)”,盡量多關(guān)注前人直接的正面經(jīng)驗(yàn),讓大腦因?yàn)閯e人負(fù)面的經(jīng)歷做產(chǎn)生的偏見(jiàn)得以糾正。另外,不要直接關(guān)注想法的內(nèi)容,或許現(xiàn)在里程足夠你使用了,何必非要跟別人比更遠(yuǎn)呢?再不行就嘗試先干點(diǎn)別的,大不了坐公交唄,反復(fù)糾結(jié)只會(huì)浪費(fèi)自己的時(shí)間。有時(shí)間那就展望未來(lái),相信5年、10年甚至以后,科學(xué)終歸會(huì)解決無(wú)限續(xù)航的可能,再說(shuō)買都買了,面對(duì)事實(shí)是最好選擇,其實(shí)適當(dāng)?shù)慕箲]是有好處的,這是你智商高的表現(xiàn),因?yàn)檫@能幫助你客觀認(rèn)識(shí)自己的處境,能看到優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),而不是只看到好的一面。以上方法并非本刊所創(chuàng),實(shí)則來(lái)自于正念減壓與認(rèn)知行為療法。
車主都這么拼了,難道車企不也應(yīng)該干點(diǎn)啥么?還是先讓銷售部門放棄虛標(biāo)的里程數(shù),這是一種欺騙,口碑向來(lái)是口口相傳而不是王婆賣瓜得來(lái)的。賣得一時(shí)爽不代表賣得一直爽,讓車主患上里程焦慮不但砸招牌還容易惹官司。君不見(jiàn)小鵬的P7以706Km的續(xù)航里程,成為了中國(guó)迄今NEDC標(biāo)準(zhǔn)下續(xù)航最長(zhǎng)的智能汽車了,期望得到用戶的進(jìn)一步實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn),所以加大研發(fā)投入,技術(shù)突破才是賣得一直爽的前提,有時(shí)候小目標(biāo)配合時(shí)勢(shì)真可以逼出來(lái)。
路遙知馬力,想當(dāng)年燃油車出現(xiàn)的時(shí)代,也不乏會(huì)出現(xiàn)各種對(duì)應(yīng)的焦慮與猜疑,而在科技尚未完全解決純電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程問(wèn)題之前,估計(jì)車企與車主都要熬一段時(shí)間?;蛟S著名詩(shī)人里爾克的一句話,能成為這篇文章的結(jié)語(yǔ)“:我們必須全力以赴,同時(shí)又不抱持任何希望?!还茏鍪裁词拢家?dāng)它是全世界最重要的一件事,但同時(shí)又知道這件事根本無(wú)關(guān)緊要?!?/p>