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如何看待電動車高速續(xù)航?

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發(fā)表時間:2018-09-20 11:01來源:金戈新材料

昨天在威馬群里,大家對于續(xù)航問題爭論不休。

有一個群友提出目前國產(chǎn)電動車沒有一輛高速能跑過 200 公里,讓我十分意外。因為我們前不久我們測試蔚來 ES8 的時候,從上海開到紹興全程續(xù)航 230 km 左右,雖然不是很優(yōu)秀的成績,但并不是連 200 km 都跑不到。后來經(jīng)過交流了解,他把 120 km/h 的等速續(xù)航成績來和高速續(xù)航成績劃等號,進而給電動車貼上續(xù)航嚴重虛標的標簽。

在我們的一些老讀者對電動車的研究已經(jīng)開始深入到放電倍率、電池內阻等問題的時候,我突然意識到,還有很多新用戶對電動車沒有任何使用經(jīng)驗,甚至不知道國內高速的服務區(qū)早就遍布了充電樁。這是一件好事,它意味著電動車正在推向更多的城市和用戶。同時,也意味著對于電動車的續(xù)航問題,又到了一次重新解釋的時候。

先從基礎概念講起。

1. 續(xù)航的兩種分法

根據(jù)測試條件的變化,電動車的續(xù)航主要分為等速法續(xù)航和工況法續(xù)航。前者指的是一輛車速度恒定時的續(xù)航成績,后者指的是在不同工況標準下的續(xù)航成績。這兩種續(xù)航最大的不同在于速度的變化。

圖1

先來看一個圖,這是由 ABRP(一個海外的電動車行程規(guī)劃工具)統(tǒng)計的 Model S100 的續(xù)航和速度、溫度之間的關系圖,數(shù)據(jù)來源是 ABRP 上的 511 位特斯拉車主的日常行駛數(shù)據(jù)。

從圖中可以看到,當車速處于 60 km/h 的時候,車輛能夠獲得最大的續(xù)航成績,也就是經(jīng)常被廠家拿來宣傳的最大續(xù)航成績。在車速超過 60 km/h 之后,速度越高,車輛的續(xù)航成績就越差。一輛電動車在高速上大于 120 km/h 的等速續(xù)航就相當于這輛車平時最差的成績。

這就是說,一輛電動車的續(xù)航成績其實除了受車輛自身條件(比如電池性能等)影響以外,還受用車條件變化的影響,是呈現(xiàn)動態(tài)變化趨勢的。

對電動車特性不熟悉的朋友經(jīng)常會產(chǎn)生一個誤區(qū),要么拿廠家宣傳的 60 km/h 最大續(xù)航來等同于電動車的日常續(xù)航,要么拿大于 120 km/h 的等速續(xù)航來等同于日常續(xù)航,這就相當于一個學生平時各門功課平均分是 60 分,偶爾考了一次 100 分,一次 40 分,你就以為他每次都能考 100 分或者 40 分,過分極端了。

我們談等速續(xù)航的時候,就是在談一輛車在極端理想狀態(tài)下的成績,而我們談工況續(xù)航的時候,就是在談一輛車的日常平均表現(xiàn)。拿電動車宣傳上的最大續(xù)航來對比這輛車實測中的最差續(xù)航,以此宣傳一輛車虛標嚴重,這種說法也是不夠負責任的。

真正的對比在于工況續(xù)航和實際續(xù)航之間的差距。工況續(xù)航就是模擬一輛車日常使用的情況來測試的續(xù)航成績,模擬得越接近真實駕駛情況,得出的續(xù)航數(shù)據(jù)就越準確。

目前,全球流行的工況續(xù)航標準有歐洲的 NEDC 和 WLTC,美國的 EPA,以及日本的 JC08,其中,國內的工況續(xù)航借鑒的是歐洲的 NEDC 標準,而在歐洲,NEDC 即將被 WLTC 替代。根據(jù)電動車主的使用情況驗證,美國的 EPA 標準最接近日常續(xù)航成績。從嚴格程度來看,EPA>W(wǎng)LTP>NEDC>JC08。

一輛車在不同的國家銷售,就會根據(jù)相應國家的需求,進行不同標準的測試。所以,你可以看到 BBA 等品牌的電動車在不同標準下的續(xù)航成績,但是比較少見到比亞迪國產(chǎn)品牌電動車的 EPA 續(xù)航成績。

不過,國內也在制定屬于自己的電動車工況標準,但是在標準還未發(fā)布之前,大家唯一可以依據(jù)的就是 NEDC 續(xù)航成績。雖然不少廠家有主觀美化成績的嫌疑,不過,對消費者來說,更重要的是,了解 NEDC 續(xù)航和實際續(xù)航之間存在差距,才不會在買車之后感覺上當受騙,憤憤不平。

2. 電動車續(xù)航的影響因素

電動車續(xù)航的影響因素主要可以分為兩個部分,一個是車輛的自身條件,比如整車重量、風阻、電池容量、電機功率等;另一個則是外部使用條件,比如速度和溫度的變化、輪胎尺寸的大小、空調的開啟或關閉等。

對車輛的自身特性來說,電動車和燃油車的最大不同點就在于電動車的三電系統(tǒng)。而關于風阻、車重、滾阻的影響都是相似的。

我們把一輛車看作能量的供應方,駕駛員看作能量的需求方。你開著一輛車從 A 點行駛到 B 點,是你在向車輛發(fā)起請求,由車輛的能量系統(tǒng)決定響應方式。電動車的能量系統(tǒng)就是電池、電機、電控這個三電體系,燃油車的能量系統(tǒng)就是以發(fā)動機為核心的動力系統(tǒng)。

在駕駛員對車輛需求保持一致的條件下,電動車和燃油車能量系統(tǒng)的不同特性決定了兩種車輛在不同工況下所需要的能量的不同。

圖2

發(fā)動機外特性曲線

圖3

電機特性曲線

圖4

Model S 的功率和扭矩變化

幾句話簡單了解電動車加速與能量系統(tǒng)之間相互作用的關系:

  1. 加速踏板是駕駛員和車輛之間的交互界面。當你駕駛一輛電動車的時候,踩下踏板,能量系統(tǒng)接收到需求之后,電池就會開始放電過程??焖俨认绿ぐ?,電池開始快速放電。緩慢踩下踏板,電池就開始緩慢放電。鋰離子電池的放電過程就是電壓從高到底的一個過程。

  2. 每個電池都有自己的最大放電倍率,電機功率越高,需要電池的放電倍率就越高。同時,一輛電動車能使用的電機最大功率也受電池放電倍率的影響。

  3. 急加速的瞬間,電耗會快速上升。而保持均勻加速則有利于更好的續(xù)航表現(xiàn)。電動車的能量回收系統(tǒng),可以將車輛的動能轉化為電能回充到電池中。有效利用電動車的能量回收系統(tǒng)能夠提高電動車的續(xù)航成績。

  4. 有車主發(fā)現(xiàn)電池電量較低時,車輛速度會被限制。這是因為在電池電量過低的時候,為了避免電池過放,BMS 電池管理系統(tǒng)會限制電池的輸出電流,加上放電過程中電壓的降低,此時車的動力就會受限。當最大放電功率不滿足駕駛員的加速需求時,車輛速度就會越來越慢。

  5. 在低速行駛的時候,車輛附件如儀表等需要消耗電量,而在高速時,大部分的電動車功率用于克服風阻,能量損失大。

讓我們回到剛才的那張圖:

圖5

在談到續(xù)航外部影響因素時,我們最常關注的就是速度和溫度的影響。

在這張圖中可以看到:

  1. 溫度越高,電動車續(xù)航表現(xiàn)越好;

  2. 當車輛速度大于 60 km/h 時,車輛速度越高,電動車續(xù)航就越低。

很多廠家在開發(fā)電動車時,比較少考慮高速環(huán)境的使用。加上電動車在城市路況中使用時,駕駛性能也遠優(yōu)于燃油車。因此在電動車發(fā)展早期,有很多低于 300 km 續(xù)航的電動車,完全定位于城市路況使用。

3. 高速續(xù)航建議

電動車能不能進行高速行駛,是消費者和廠家之間重要的矛盾沖突點。電動車并不擅長高速區(qū)間的性能表現(xiàn),和目前的燃油車使用情況相比,高速上使用電動車一定是不夠便利的。

在我們對電動車使用情況的兩三年觀察中,發(fā)現(xiàn)僅少數(shù)用戶會進行電動車的長途駕駛,雖然電動車能夠突破長途駕駛的障礙固然很好,但是以電動車的短板來標簽化電動車的不足,也大可不必。

有過電動車駕駛經(jīng)驗的車主,或者家里有一輛燃油車的車主,在電動車選購過程中還比較理性,但是對于初次購買電動車并將它當做第一輛車的用戶來說,還是要充分認識電動車的優(yōu)劣之差,認真考慮一下,你真的需要經(jīng)常高速駕駛嗎?如果高速駕駛是你的日常需求,你為什么一定要買一輛電動車?

不過,如果有消費者堅持要在高速上使用電動車的話,我們的建議是,可以選擇只充一次電的最大 400 - 500 km 以內的行程。這意味著在一次行程中,一定包含市區(qū)+高架+高速的綜合工況,并不是完全在高速上駕駛。

而在高速上即使達到 120 km/h 的最高速度,在道路暢通的情況下,平均速度也會落在 80-90 km/h 區(qū)間,就算在最符合實際情況的 EPA 的續(xù)航標準中,高速工況的平均速度也只有 77.9 km/h。用 120 km/h 的等速續(xù)航來衡量一輛車的高速續(xù)航,其實有點過分嚴苛了。

如果在一次行駛過程中駕駛電動車超過 500 km,高速路段的比例增加,充電次數(shù)也會增加,每次充電幾十分鐘到一個小時,使用上的體驗效果不會太好。不過,如果你真的想要完成一項長途挑戰(zhàn)的話,除了極其偏遠的區(qū)域以外,國內高速公路的服務區(qū)上遍布充電樁,在出行前查好沿途充電樁,充分做好行程規(guī)劃,偶爾進行一次長途旅行,也是可行的。

電池的能量密度正在緩慢提升,各個廠家也都在推出能滿足更高充電功率(充電更快)的電池。隨著充電網(wǎng)絡的密度提高,電動車的使用環(huán)境會越來越好。在現(xiàn)有條件下,明確認識自己在日常用車中的通勤和高速需求,有利于你調整好對于電動車的心理預期,選擇最適合自己的產(chǎn)品。

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