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2017年8月2日~3日,意大利特斯拉车友会用一台MODEL S (配置|询价) 100D单次充电行驶了1078公里,刷新了量产电动汽车的单次充电续航里程记录(之前的记录是比利时车主的901公里,驾驶的车型是MODEL S P100D,P=Performance高性能,100=电池总容量100kWh,D=全轮驱动)。
这至少说明了两点:
1.特斯拉MODEL S能跑很远
2.欧洲高福利国家政府忙着破产,人们忙着玩
特斯拉CEO马斯克当然是非常开心,高调发推表示祝贺。
单次充电行驶1000公里是个什么概念呢,在小一点的国家,比如造车强国德意志,1000公里可以带你去任何地方。
续航里程测量的"猫腻"
到底是如何做到的呢?作为既有趣又有深度的汽车自媒体,车辙君自然要揭秘一下在这次测量续航里程时,里面都有哪些"猫腻"。最新这次1078公里续航里程的测试条件是:①40km/h等速行驶,②使用低阻力轮胎,③全程不开空调,只在夜间开灯,④尽量避免刹车,⑤路面平直,温度适宜。每2小时更换一次司机,最终耗时29小时完成了这次测试。
其实,在一辆电动车的车重、电池容量、轮毂尺寸等内部参数已经确定的前提下,影响续航里程的基本上就是上面①②③④⑤这些外部参数。在特斯拉官网可以看到,修改不同的参数,车辆的最高续航里程也会随之变化。
其中车速的影响最大,等速行驶的速度越低,续航里程越远。简单分析一下,根据能量守恒定律,电池的电能=阻力×车辆的位移×转化效率,当车速越高时,阻力越大,最终得到的续航里程也越短。所以,并非是发令枪响起,兔子跑得越快就能跑得越远,除了看吃了几根萝卜,还要看风阻,显然乌龟的流线型更好,风阻更小。(下图续航里程选取的是MODEL S 100D车型等速行驶时的数据)
其他次要因素也有影响,比如车外温度30度左右,续航里程最远,温度越高或越低续航里程都会减少。19寸轮毂比21寸轮毂续航多。减少刹车等速行驶比速度波动续航多。既然续航里程的测量有这么多"猫腻",那么车企宣传的纯电动汽车的续航里程应该怎样解读呢?
抛开测量工况谈续航里程都是耍流氓
如题,车辙君的态度已经写在小标题里了。一般来说,车企要按照法规来测量续航里程作为公开的宣传资料。在电动汽车行业,通用的测量工况主要有NEDC(新欧洲行驶循环),EPA(美帝的),咱们国家基本是参照欧洲的标准,具体试验循环见下图(GB-T 18386-2005 电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法):
如前文所述,电动汽车在高速行驶时续航里程变短。结合上图,市郊循环的平均速度比市区循环高,法规说可以只测市区循环,各大车企当然喜闻乐见,所以通常所说的"工信部续航里程"就是"市区循环"下测得的续航里程。
用市区循环测得的续航里程来宣传还是比较良心的,但有的车企竟然拿等速行驶的续航里程来大肆宣传,这就有点欺骗消费者的嫌疑了。比如下图某车,工信部续航里程360km,宣传的时候竟然变成了460km(该车60km/h等速行驶时续航460km)。
其实电动汽车的续航里程和明星的身高一样,基本上属于玄学。冬天气温低一点,续航就少一点。电池用几年,续航就衰减一点。驾驶习惯不同,续航里程也不一样,而如果每次红灯变绿灯都踩地板油,不知道开MODEL S续航还能不能有300公里呢。
话说回来,抛开行驶速度等外因,决定续航里程多少的还是内核,就是电动汽车搭载的——动力电池。就好比兔子不吃萝卜,没有能量,不管跑快跑慢,都跑不远。
未来的汽车与动力电池技术
有朋友要说了,要提高续航里程有何难,多装载几块电池不就行了。车辙君可要说了,事情不是这么简单。电池包本身的重量就很大,特斯拉85kW的电池包,重约900kg!还有就是电池的能量密度,目前的技术水平,已经把传统锂电池的潜力压榨到了极限。一辆车就那么大,能塞电池的空间也就那么多,如果电池的能量密度没有飞跃,能装载的总能量就不会很大。
简单算一下,80L燃油的能量约为800kWh,内燃机的效率假定为25%,因此会有200kWh的能量用于车辆行驶,锂电池的能量密度假定为0.1kWh/kg(电池包的能量密度,不是电芯的单体能量密度),提供200kWh的能量则需要2吨的电池。算一算,是不是很可怕,大部分燃油车整车重量也就1点几吨。相比燃油车,电动汽车真是太重了。比如特斯拉MODEL S 85kWh的版本整车重约2.2吨,真是比燃油车重了一圈。扛着这么重的电池走,总让车辙君想起了以前的煤气包汽车。
那么续航1000公里的特斯拉MODEL S用的是什么电池呢,有什么特别之处吗?这辆车用的是其御用供应商——松下的18650三元锂离子电池,18650是按照尺寸命名的,表示电芯直径18mm,高度65mm。正极材料是NCA(Ni Co Al镍钴铝),负极材料是碳硅复合材料,电芯的单体能量密度达到了0.25kWh/kg。最新上市的Model 3车型使用的是松下的21700电池,电池的尺寸有所增加,单体能量密度更是达到了0.34kWh/kg。
18650尺寸的电池已经沿用多年,几乎成为行业标准,现在松下在新车型上使用了最新的21700尺寸的电池,已经有了带动新一轮行业更新的趋势。车辙君认为,动力电池技术的飞跃会直接带来电动汽车行业的巨变,这一切也许很快就会到来。
电动汽车虽然是零排放汽车,但是上游生产电力时是否是环保节能,数量惊人的锂电池在报废之后能否妥善回收或者处理,这些问题都还有待解决,构建全面的环保型社会,除了电动汽车本身的技术革新之外,我们还有很远的路要走。
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(文章来源:车辙余建良)