鉅大LARGE | 點擊量:626次 | 2021年07月09日
大家選新能源車 純電動汽車續航高會出什么問題?
由于PHEV、HEV沒有里程焦慮,所以本文討論的“新能源汽車”,默認是純電動EV。
總體上來說,不是。目前,大家選新能源車,400公里續航保底,希望越長越好。
之所以這樣,是因為之前電動汽車續航太短了,窮怕了。
目前,大家選新能源車,400公里續航保底,希望越長越好。之所以這樣,是因為之前電動汽車續航太短了,窮怕了。
出行特征vs里程焦慮
下圖出自侯聰的博士論文,北京市每日出行特征。圖中顯示:80%的每日出行在50公里以下、95%的出行在100公里以下。
理論上說,200公里的續航就妥妥的了。然而,理論終究是理論,消費者還是會產生“里程焦慮”,原因大體上有以下幾方面:
加油/充電余量:不可能真的到油盡燈枯的時候再去加油/充電,多數人習慣還有幾十公里續航的時候就去加油。考慮到充電樁/站遠少于加油站,那剩下100公里續航的時候,就得去充電了。OK,以200公里續航為基準,這下刨去100公里,那至少要300公里續航。
真實續航vs工信部續航:中國廠家給出的是NEDC續航,美國的是EPA續航,歐洲現在是WLTP續航。大體上來說,EPA比較準,而NEDC就要大打折扣。說是300公里續航,實際開能到260吧。高速、高溫開空調、低溫開暖氣,都要刨去一大塊,極端情況下打個對折都有可能。比如看這條:如何看待蔚來車主實測ES8續航只有178km?OK,如此看來,要想開得舒服,那至少要200+200+100=500公里續航。
遠行需求/突發需求:即便說95%的情況下都在市區開,但大家也是希望周末去郊個游、春節開回家,遇到急事開個跨城的啊,那電動車怎么辦?
考慮以上情況,大部分消費者在選電動汽車的時候,還是希望續航越長越好,最好能到800-1000公里吧。然而,就目前來說這是有問題的。
高續航帶來的問題
電池很重,往往要占到整個車重的20-30%左右。相對于燃油車,這部分車重是額外增加的,相當于“能量征稅”。
也就是說,我再多加1度電的電池,需要先被征走0.3度,只有0.7度是真正可以增加續航的。隨著續航變長、電池增加,這種“能量稅”會越來越重,從經濟上變得不再可行。
這樣說起來也有點諷刺,本來說是節能減排呢,結果現在每個車都額外背了幾百公斤的電池瞎跑,那不是背道而馳嗎?
在下面這個回答中,我曾做過一個不太嚴謹的計算:
為什么只有特斯拉靠鋰電池續航超500公里?
ModelS75做個仿真,縱坐標是續航里程,橫坐標是電池容量。
裝150kWh電池只能跑不到700km,與900km相差不少。
裝225kWh電池只能跑不到800km,與1350km相差甚遠。
無論裝多少電池,續航里程都突破不了1250km!
為什么會這樣呢?原因在于,當電池容量很大的時候,“能量稅”也很重,所增加電池容量大部分都用來運輸電池本身了!
打個比方,一個人徒步遠行,路上沒有補給,帶1斤的干糧可以走20公里,帶2斤干糧可以走40公里,但是帶100斤的干糧就可以走2000公里嗎?肯定是不能的,因為干糧本身的重量就把遠行者給壓垮了。
那么汽油車為啥沒這個問題呢??不難發現,這個問題的關鍵在于能量密度。電池組一般在130-160Wh/kg,而汽油是12222Wh/kg,相差將近100倍。
也就是說,能量密度決定了堆電池數量的難度!在能量密度受限的情況下,電池數量堆到一定程度,就會變得相當不經濟了。
通過上述分析,我們知道了。即便不考慮電池成本(假設電池不要錢),也不可能無腦堆電池來獲得高續航。
那么有沒有解決方案呢?
一、硬核方案:提高電池能量密度
如果能量密度是關鍵問題,那我不斷地研發,提高電池能量密度不就行了嗎?
遺憾的是,這個道路非常艱難。
短期來看,面臨能量密度與安全性的矛盾。如下圖,越靠近右上的技術,能量密度越高;但顏色也越紅,意思就是越容易出安全問題。
長期來看,也面臨著物理化學的上限瓶頸。
究竟是什么限制了電池的容量?-知乎
目前,科技工作者一方面在探索鋰離子電池的極限,另一方面也在試圖找其他的道路,例如鋰固態電池等。
二、提高充電便利性
如果充電很便利,那續航短點也好接受是吧?
提高充電便利性有兩個方向:
提高充電速度
增加充電樁/站數量
例如,特斯拉已建了上萬個120kW超級充電樁。
又如,奧迪宣傳開始建設150kW的超級充電樁。
再如,在上海不找個車位,把充電樁安上,是不讓你上綠牌的。如果每個車位都有充電樁,也是提高了便利性
當然,也有相似而不同的思路,把快充改成了換電
提高充電便利性,也是一個治本的方法,然而這涉及到基礎設施的問題。而基礎設施的問題,沒有簡單的問題。
三、電池充電寶
愛馳汽車設計了一個“備用電池包”,在遠行前可以到4s店加上,臨時增加了續航。這可以理解為是一種“部分換電”,但我覺得理解為外置充電寶更好。
純電動汽車續航高會出什么問題?
除了上面的外置充電寶,還有一種內置的,也就是傳說中的“增程式電動汽車”。理想智造ONE就是這樣一種車,汽車之家創始人李想稱之為“沒有里程焦慮的電動汽車”
先不說這種“增程式”在技術上有沒有缺點,首先在定義上,就不一定能歸在電動汽車里。
總結
對消費者來說,如果不加錢,續航是越高越好。所以說,特定條件下,電動汽車是續航越多越好
對全社會來說,即便不加錢,過高續航也意味著更不節能、更不環保。核心問題在于電池能量密度低。所以綜合來看,電動汽車并不是續航越多越好。
關于解決方案,路徑不止一個,但都不好走,路徑共識尚不存在。德中美日各國、各大汽車巨頭會在探索、博弈中前行。
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