馬點(diǎn)秋

2019年12月11日，美國(guó)加州的一處特斯拉充電站

2021年初，北半球的寒冬催生了“純電車主的‘遮羞布慘被掀開(kāi)”之類的新聞。低溫真的是新能源汽車邁不過(guò)去的一道坎嗎？一切的一切，都要從電池—這一自1799年誕生至今已有200余年的技術(shù)說(shuō)起。

如今市場(chǎng)上續(xù)航里程比較出色的純電車輛，其電池模組的能量密度大概在150Wh/kg，而汽油的這一參數(shù)達(dá)到了1.2萬(wàn)Wh/kg左右。雖然內(nèi)燃機(jī)的效率僅有20%左右，但汽油的“等效能量密度”也達(dá)到了2400Wh/kg，是電池的16倍。

如此之大的差距是怎樣產(chǎn)生的？要知道，新能源車型與傳統(tǒng)燃油車型的動(dòng)力核心—電機(jī)與內(nèi)燃機(jī)，其對(duì)能量的利用存在一個(gè)本質(zhì)區(qū)別，即電機(jī)利用的是電流流過(guò)線圈時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)力驅(qū)動(dòng)，而內(nèi)燃機(jī)利用的是燃料被點(diǎn)燃時(shí)空氣膨脹產(chǎn)生的推進(jìn)力。雖然內(nèi)燃機(jī)也需要達(dá)到一定溫度，使得機(jī)油順滑后，才能更高效地運(yùn)行，但低溫對(duì)電池造成的影響顯然要大得多。

2020年6月3日，福建寧德，寧德時(shí)代總部大樓展示的新能源車電池

近年來(lái)純電汽車能量密度與續(xù)航里程的提升，基本都是在電池包的封裝結(jié)構(gòu)上下功夫。如寧德時(shí)代主導(dǎo)的CTP技術(shù)，比亞迪刀片電池采用的GCTP技術(shù)，國(guó)軒高科采用的JTM集成技術(shù)，與未來(lái)高度集成化、有望實(shí)現(xiàn)350Wh/kg以上能量密度的底盤電池CTC技術(shù)，均力圖通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化給電池系統(tǒng)“減負(fù)”。

高速動(dòng)力輸出更疲軟

純電動(dòng)車的續(xù)航不盡人意，其所要面臨的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題除去低溫，還有高速工況所帶來(lái)的里程衰減。

如果純電車車主之前開(kāi)過(guò)汽油車的話，大概會(huì)有這樣一個(gè)疑惑：純電車輛在高速工況下的能耗表現(xiàn)，和汽油車是截然相反的。純電車輛的能耗會(huì)越來(lái)越高，而汽油車輛的油耗會(huì)越來(lái)越低。

在現(xiàn)在的技術(shù)條件下，高速工況純電車輛的里程衰減在30%左右。會(huì)產(chǎn)生這樣的差異，與純電車輛本身關(guān)系不大，而是因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)這一“天賦型選手”的實(shí)力，在高速工況這一條件下才得以完全釋放。

內(nèi)燃機(jī)經(jīng)典的沖程式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，決定了其天生就喜歡長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定的工作情況。80km/h～130km/h是家用汽車內(nèi)燃機(jī)的最經(jīng)濟(jì)行駛速度區(qū)間。高速穩(wěn)定的工況，加上汽油的高儲(chǔ)能特性帶來(lái)的巨大優(yōu)勢(shì)，使得速度提升所帶來(lái)的空氣阻力影響變得微乎其微，反而城市通勤中常見(jiàn)的低速、怠速與急停啟動(dòng)等情況，使得喜歡穩(wěn)定的內(nèi)燃機(jī)苦不堪言。

而電動(dòng)車這邊的動(dòng)力機(jī)構(gòu)—電機(jī)，則對(duì)低速、急停沒(méi)什么感覺(jué)，不僅響應(yīng)速度比內(nèi)燃機(jī)快得多，還具備了動(dòng)能回收結(jié)構(gòu)。如此種種，讓電動(dòng)車在城市工況下和汽油車?yán)m(xù)航表現(xiàn)相近。

而一旦到了高速上，便是真正開(kāi)始比拼“內(nèi)力”的時(shí)候。電動(dòng)車的這些“花拳繡腿”便統(tǒng)統(tǒng)失去了效果，還要額外花出一部分能量去抵抗空氣阻力，自然在續(xù)航里程的比拼中敗下陣來(lái)。

而且純電車輛的極速，除去獨(dú)樹(shù)一幟的特斯拉能跑到260km/h，其他品牌普遍都在200km/h以下。速度超過(guò)100km/h后，相比汽油車，其動(dòng)力輸出明顯疲軟，給人最直觀的感受就是，高速上開(kāi)車時(shí)超車需要的時(shí)間比較長(zhǎng)，存在安全隱患。

續(xù)航焦慮冬季尤甚

同時(shí)，困擾純電車車主的問(wèn)題還有車輛充電。雖然國(guó)家電網(wǎng)近期在積極入局充電樁行業(yè)，各大車企也均隨車附贈(zèng)一定的免費(fèi)充電額度與私家充電樁，但公共充電樁故障率高、收費(fèi)較貴，以及私家充電樁建設(shè)時(shí)與小區(qū)物業(yè)的糾紛等等，都讓消費(fèi)者在選購(gòu)純電車輛時(shí)多了一絲顧慮。

近年來(lái)純電汽車能量密度與續(xù)航里程的提升，基本都是在電池包的封裝結(jié)構(gòu)上下功夫。 ╱

根據(jù)國(guó)內(nèi)某項(xiàng)電動(dòng)汽車充電樁產(chǎn)品的相關(guān)調(diào)查結(jié)果，70%的樣品存在安全隱患，主要問(wèn)題包括該接地的不接地、故障時(shí)沒(méi)有警示等。而純電車主在外尋找公共充電樁時(shí)，也經(jīng)常會(huì)遇到樁位被占用、電樁斷網(wǎng)、缺電等問(wèn)題。這使得配備充電樁的私家車庫(kù)，幾乎成為了純電車主的必選項(xiàng)。

低溫是純電動(dòng)車不可忽視的問(wèn)題。圖為2021年2月15日，希臘雅典，被積雪覆蓋的車輛

然而，許多小區(qū)物業(yè)考慮到純電車輛在充電時(shí)容易起火的安全隱患，以及老舊小區(qū)地下車庫(kù)的電纜需要重新布線、功率不足等，并不一定會(huì)同意業(yè)主安裝充電樁的請(qǐng)求。

另外，考慮到鋰離子電池的技術(shù)特性，電車電量高于80%時(shí)，只能采取低速涓流充電;而電量低于20%時(shí)，車輛又給人一種“隨時(shí)可能趴窩”的焦慮感。在比較寒冷的冬季，由于電壓較低，電池甚至?xí)霈F(xiàn)電量從15%直接跳到0%的現(xiàn)象。

這使得電車比較完美的電量使用區(qū)間僅為20%～80%。如果再考慮到冬季和高速上的續(xù)航衰減，純電車輛要想完全取代汽油車當(dāng)下的地位，在現(xiàn)今的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下，光是續(xù)航里程就要提升到3000公里左右。

純電車輛在高速工況下的能耗表現(xiàn)，和汽油車是截然相反的。 ╱

雖然有部分車企可以做到全自動(dòng)換電，將純電車輛的加電過(guò)程變得與汽油車輛加油類似，但技術(shù)實(shí)現(xiàn)的高門檻與高成本，使換電站的大規(guī)模建設(shè)與技術(shù)推廣變得非常困難。

電機(jī)暫難取代內(nèi)燃機(jī)

作為普通消費(fèi)者，如要體驗(yàn)電動(dòng)車的優(yōu)點(diǎn)，插電混動(dòng)車輛才是現(xiàn)在比較合理的選擇。插電混動(dòng)，可謂是把電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)點(diǎn)完美融合：起步時(shí)利用電機(jī)的大扭矩;減速時(shí)具備動(dòng)能回收系統(tǒng);高速時(shí)內(nèi)燃機(jī)可以穩(wěn)定輸出動(dòng)力;短途跨城出行時(shí)，可以只用電池驅(qū)動(dòng)做到零油耗。

在很多人眼里，插電混動(dòng)像“縫合怪”一樣不三不四，但它卻是現(xiàn)有技術(shù)條件下的最優(yōu)解。還有比較獨(dú)特的增程式混動(dòng)技術(shù)，使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并配備一個(gè)以汽油作為燃料的增程器，驅(qū)動(dòng)高效發(fā)電機(jī)給電池充電或直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)。這樣的方式，也能使內(nèi)燃機(jī)獲得穩(wěn)定工況帶來(lái)的高效優(yōu)勢(shì)。

總的來(lái)說(shuō)，近年來(lái)新能源車輛的發(fā)展，給燃油車型帶來(lái)了很大壓力。得益于純電車輛的較低出行和維護(hù)成本，現(xiàn)在城市里的公交車和出租車也幾乎都換成了純電驅(qū)動(dòng)。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，純電車輛也終究會(huì)取代內(nèi)燃機(jī)車型。但內(nèi)燃機(jī)誕生至今已有數(shù)百年，結(jié)構(gòu)上已相當(dāng)完美，新能源要實(shí)現(xiàn)全面的“彎道超車”，還有很長(zhǎng)的路要走。