汽車作為替代人類雙腿的工具,其主要目的是將乘員運送到依靠自身能力難以企及的遠(yuǎn)方。從人類學(xué)會用火的一刻開始,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)大燃料攜帶量無助解決問題,燃料與里程之間的平衡點,歷來是車企絞盡腦汁的科研項目。電動車作為新能源汽車的代表,同樣有著類似的問題。
(充換電方式不在本文內(nèi)容之內(nèi)討論)
大部分消費者在購買電動車的時候,往往主觀地從其所搭載的電池用量著眼。可影響電動車?yán)m(xù)航里程的因素實在太多,除了電池容量大小,這其中整車阻力、驅(qū)動系統(tǒng)效率、低壓系統(tǒng)、控制策略同樣影響深遠(yuǎn)。簡而言說,假設(shè)在使用相同質(zhì)量以及能量密度的動力電池之下,車企自身研發(fā)能力以及所采用零部件技術(shù)直接影響電動車的經(jīng)濟(jì)性。
行駛之中的汽車,必須同時克服來自于地面的滾動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。有電動車企業(yè)相關(guān)人員仿真計算得出,各種阻力相結(jié)合之下,阻力每增加100N,電動車的百公里電耗將增加2.5~3kWh,進(jìn)一步拆分之下,電動車質(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研究的方向,配合優(yōu)化風(fēng)阻系數(shù),減低驅(qū)動電機(jī)、傳動系統(tǒng)以及制動卡鉗拖滯阻力等方式,一定程度上可提高續(xù)航里程。
驅(qū)動系統(tǒng)效率對于普通消費者而言過于深奧不作深入討論,其主要考驗車企在系統(tǒng)匹配上的功力。也就是常用工況能否落在驅(qū)動系統(tǒng)高效區(qū)域,控制精度的波動需盡可能減小。舉個簡單例子,許多人認(rèn)為電動車并不需要變速箱,電機(jī)從一開始就能提供最大扭力,可實際上隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速并非無線增加,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,車企將獲得兩種提高能量轉(zhuǎn)化效率的設(shè)計選擇。在延長蓄電池續(xù)航里程的同時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。
說起低壓系統(tǒng)也許大家沒什么概念,其實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,不過有時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)動力分配以及能量再生策略同樣影響著電動車的經(jīng)濟(jì)性,不少人都知道電動車大多配有能量回收功能,因為這是目前降低電動車能耗,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,電動車的制動系統(tǒng)里除了常用的機(jī)械摩擦制動以外,還添加了再生能量制動這一功能。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)式在制動時會優(yōu)先考慮使用再生制動力,以獲得更多的回收能量,相比并聯(lián)式將再生制動力直接疊加在傳統(tǒng)液壓制動上的做法更為高效。但其結(jié)構(gòu)與算法也更為復(fù)雜,甚至需要改動車輛結(jié)構(gòu)。為此當(dāng)下并聯(lián)式憑借簡易方便,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。
也許你會認(rèn)為,用戶無需關(guān)心過多技術(shù)層面的問題,錢能解決的不是問題,多花點錢買長續(xù)航里程版本的電動車不就好了么?長續(xù)航里程版本的車輛之所以能開更遠(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,中國工程院楊裕生院士在2019年的相關(guān)會議上,曾經(jīng)一針見血地發(fā)表了自己的見解:“目前技術(shù)下,長續(xù)航里程勢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)量過大,浪費能量;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;一車一個充電樁費錢又占地,總之長續(xù)航純電動車倘若不是技術(shù)突破帶來的里程增加,僅靠多裝電池完全是背離了發(fā)展電動車的節(jié)能減排宗旨,用戶多花錢不算,補貼取消以后競爭力更差?!倍谖铱磥砥鋵嵾€要補充一點,多裝電池代表充電時間也將會更長,所以不要貪圖眼前小利,后面才是大頭呢。時間才應(yīng)該是人類最寶貴的財產(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問題。其原理是通過燃燒氫等化學(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)動目的。理論上優(yōu)點眾多,也是眾多車企趨之若鶩的技術(shù)追求。但我國在此項目上起步較晚,產(chǎn)業(yè)化以及規(guī)模化均未成規(guī)模,以致成本短期之內(nèi)無法有效降低,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。
動力電池基本原理為鋰離子的嵌入與脫嵌過程
或許您正好是一名新能源車主,那么肯定會發(fā)現(xiàn)自己的愛車在經(jīng)歷了一段時間的使用之后,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有了開初的爽快。容量的衰減以及功率的下降實際代表著鋰離子動力電池的老化。
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、超級電容。我國不同類型的新能源汽車,其動力電池實際上各不相同。動力電池發(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力電池。一套典型的鋰離子電池主要包括陽極、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。簡單而言整個電池的充放電工作,實際上就是鋰離子在陰極和陽極之間的來回穿梭,并經(jīng)歷嵌入與脫嵌過程。大家熟知的極端環(huán)境溫度雖然會影響續(xù)航里程長短,可相對于正常溫度下,因為電池組工作所涉及復(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車主對車輛過于定制化改裝,特別增加空力套件,要知道這些漂亮的花活所產(chǎn)生的下壓力將會極大影響行駛里程,素車其實沒什么不好的,真要以示區(qū)別,拉個花得了。
充電過程特性對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)用在大眾純電動車輛上的能量回收制動系統(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,買車本來圖開心,還要吃藥不如買一個不焦慮的燃油車,更何況里程焦慮這個新物種就算去醫(yī)院,醫(yī)生也不會給你藥。
如何減輕或是治愈自己的里程焦慮?對于正在考慮購買新能源車的人,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。比如對電動汽車認(rèn)知的重建,嘗試把自己所焦慮的里程從“事實”看成“猜測”,盡量多關(guān)注前人直接的正面經(jīng)驗,讓大腦因為別人負(fù)面的經(jīng)歷做產(chǎn)生的偏見得以糾正。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別的,大不了坐公交唄,反復(fù)糾結(jié)只會浪費自己的時間。有時間那就展望未來,相信5年、10年甚至以后,科學(xué)終歸會解決無限續(xù)航的可能,再說買都買了,面對事實是最好選擇,其實適當(dāng)?shù)慕箲]是有好處的,這是你智商高的表現(xiàn),因為這能幫助你客觀認(rèn)識自己的處境,能看到優(yōu)點和缺點,而不是只看到好的一面。以上方法并非本刊所創(chuàng),實則來自于正念減壓與認(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,口碑向來是口口相傳而不是王婆賣瓜得來的。賣得一時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。君不見小鵬的P7以706Km的續(xù)航里程,成為了中國迄今NEDC標(biāo)準(zhǔn)下續(xù)航最長的智能汽車了,期望得到用戶的進(jìn)一步實戰(zhàn)檢驗,所以加大研發(fā)投入,技術(shù)突破才是賣得一直爽的前提,有時候小目標(biāo)配合時勢真可以逼出來。
路遙知馬力,想當(dāng)年燃油車出現(xiàn)的時代,也不乏會出現(xiàn)各種對應(yīng)的焦慮與猜疑,而在科技尚未完全解決純電動車?yán)m(xù)航里程問題之前,估計車企與車主都要熬一段時間?;蛟S著名詩人里爾克的一句話,能成為這篇文章的結(jié)語“:我們必須全力以赴,同時又不抱持任何希望?!还茏鍪裁词?,都要當(dāng)它是全世界最重要的一件事,但同時又知道這件事根本無關(guān)緊要?!?/p>