低溫對所有電池、包括Pb鉛酸電池、鋰電池都有影響。會在冬天明顯縮短續航。那麼電動車續航到底怎麼樣呢?
▲從19年6月46萬帶購置稅的Model 3 四驅長續航版、到41.5萬蔚來ES6。新能源車真的開上後後悔買晚了。
話說回來,從降價以來中國造車新勢力就被推上了風口浪尖。其它我就不多說了,這裡就來談談續航等問題。因為我發現大家關心的主要在續航上,彷彿同價位中續航長的車就是技術好,續航短的就是技術差。 作為一個理科+汽車工程師,我首先來談談對續航的理解。
先來看一道大學物理題:
▲不難看出,決定電動車續航里程的有三大因素:1、電池容量(kW) 2、摩擦力大小
3、輸出功率
電池容量:
同一款車型,電池容量越大,行駛里程肯定越長
▲這裡以蔚來ES6為參考,因為它一款車型配置不變的情況下共有三種容量的電池包可供選擇
電機輸出功率:
在談到電動車續航上,人們很少關注電機的輸出功率。 這就好比傳統汽車排量1.5T和3.0T來對比。相同油箱容量下,排量小的車型肯定行駛里程是最長的。 新能源車型的電機功率越大,加速性也就越好。但也比較耗能。
因此到了新能源車型上,電池、電機、電控技術是電動車最核心的技術。電控設定非常複雜,並不是像吃瓜群眾所說:“電動車相比內燃機車有啥技術可言?不就是加個電機、電池的汽車麼”。 如果真像你所說這麼簡單的話,還要我們這些工程師做什麼?
新能源汽車的電控設定簡單來說,就是控制電機以達到平滑輸出,保持電機在高效率區間執行以節省耗能。
▲以蔚來的車型為例,它前後電機所產生的四驅模式只在車輛起步後短暫執行,當速度達到閾值就會改成後輪驅動來降低能耗。但深踩加速踏板後,起步瞬間透過演算法會限制前後電機的功率輸出來防止車輪打滑,接著以4驅模式來獲得加速度和抓地力
總之,好的電控能在一定程度上提高汽車的續航。但也有一些雞賊的控制方式是消費者難以發現的。比如雙電機的理想One,為了在平時獲得不錯的能耗,它只有在很極端的工況下才會使用雙電機驅動,平時都是用單電機驅動。這樣表面看能耗不高,但會導致汽車脫困能力差,下雨天穩定性不佳。
▲蔚來ES8和比亞迪漢EV電機功率VS 續航
從表格中看到,同款車型電機功率越大、加速性越快;相反續航也會更短。所以新ES8調低了電機功率,因此續航得以獲得提升。
阻力:
沒開過電動車的或許不知道,阻力是影響電動車續航的最大因素之一。電動車行駛阻力包括很多方面,比如風阻、車重、地面摩擦力、輪胎胎壓、坡度等。 車型越大、風阻越大。車速越快,風阻越大( 當速度達到120km/h時,汽車產生的動力80%需克服空氣阻力!這就是電動車高速最耗電的原因。而開到100km/h後,只需60~70%來克服空氣阻力,這也是所有電動車最經濟的巡航速度)
▲還是拿蔚來的車型做說明(相同廠家間、電池容量相同做對比),可以看到3款車型電機功率、電池容量一樣的情況下,風阻係數越低,續航也就越長
其實這些知識非常好理解,但目前相當多的消費者對電動車的好壞與否還停留在續航這個單一指標上。很多廠家也利用消費者喜歡高續航的心裡,弄單電機限制功率、減少車身材料用量和減少配置來降低車重。 胎壓打到3.0Bar來提高工信部測試NEDC續航成績。
▲以上資料採集於汽車之家,可以看到不同品牌,不同車型、不同重量電耗差異很大(注意關注平均電耗量 kWh/100km,這才是真正能反映出電控耗電能力關鍵引數)
續航短就是因為技術差?
最近熱議的一個話題: 同樣35萬的Model Y和ES6比續航,ES6續航短,就是特斯拉技術的優勢? 看完以上,你還真這麼認為嗎?
接下來站在汽車工程師的角度我們來看下為什麼ES6續航會比Model Y短。
首先前文說過,對於新能源汽車來說,三電系統的重要性毋庸置疑。一輛優秀的新能源汽車,三電系統必須要經過反覆的除錯和驗證,才能更好的執行指令。目前世界範圍內,特斯拉的三電系統可以說是最牛逼的(不過其實也沒人們想的那麼牛X)。目前可以說特斯拉已經沒有核心技術壁壘了,國內發展的會很快。硬體大家大同小異,主要是軟體tuning,這個就是大力出奇跡的事了。
國內自主品牌比亞迪和蔚來,是唯一兩家三電系統自主正向研發的企業。很多人覺得蔚來沒有核心技術,這是錯誤的認知。 蔚來研發三電技術,在南京建造了XPT先進製造中心,專門用於負責電驅動系統和電池的研發與製造。其中EDS電驅動系統所應用的核心技術處於世界領先水平。
接下來我們再回到為什麼ES6 70度續航比Model Y 77度來的短。
▲借用網上一組對比圖,Model Y和ES6雖然同為SUV,但Model Y車長和高度還沒GLC大。所以並不是一類SUV
▲上方這張表很清楚的解釋了人們的疑問。 從正面投影看Model Y比ES6小了一大圈,Model Y的風阻顯然更小。同時ES6因為車架、內飾、用料等整體重量位元斯拉重300Kg。此外,特斯拉官方測試續航胎壓2.8~3.0Bar,並加上輪轂罩;而ES6胎壓為2.4~2.6bar之間,特斯拉Model Y路阻更小。
再用ES6和Model X相比,兩者的平均100km電耗基本差不多。說明蔚來的三電系統不位元斯拉差,起碼未拉開差距。
蔚來加速性存在虛標
蔚來全系車型都存在加速時間虛標的情況,效能版官方4.7s破百,實測在4秒左右。而運動版官方5.6s破百,實測最好在5秒左右。並不清楚蔚來虛標用意何在。ES6電機功率比Y的長續航版本高了83kW,車重300kg情況下ES6運動版就達到了Model Y的加速度,可以說效能一點不差。效能這東西可以不用,但不能沒有。我是這麼理解的。
我的電動車提升續航措施:
輪轂罩:
▲剛開特斯拉Model 3四驅長續航版時,我把輪轂罩給拆掉了。實測在城市基本感受不到能耗增加,只有在高速上才稍微有一些作用
▲後來買了蔚來ES6後,嫌棄19寸輪胎不好看。官方選配的21寸要1萬9,而且單個重量達到17kg(19寸標配13kg)
▲後來定製了21寸低壓鍛造輪轂,一個重量甚至和19寸標配輪轂差不多重。單個重12.9kg,4k一個輪轂+1k5一個21寸倍耐力P Zero高階輪胎。相比原廠21寸輪轂單個減重4.1kg。4個減重16.4kg。 按簧下質量每減少1kg,相當於減少10kg來算。總共減重了164kg。相當於2個成年人的體重
▲在4月份時,蔚來ES6總平均能耗是16.9度電/100km(這時還是19寸標配輪轂)。也就是說70度電可以在市裡開414km
▲而到了10月份,因為和車的配合度越來越高,就沒有剛提車那會的開車溫柔了。而且這時更換了21寸輪轂,雖然重量和19寸相同。但每個輪胎寬了1釐米增加了摩擦力。所以在市區路況開了300km,還剩78km。保守估計能開到365km,也就是平時打8.7折。差不多就是這樣
三、Winter is Coming電動車的夢魘,冬季來了!而且今年冬季江浙滬特別冷。我所在的城市,最低氣溫跌破了-7℃。 讓我們來看看電動車的實際續航表現。
上班距離公司7公里左右電耗受溫度表現:
蔚來ES6
▲五月份氣溫最適合開電動車,百公里電耗20kWh; 八月份的江蘇高溫難耐,開了空調後百公里電耗22.9kWh;而到了1月份氣溫始終在-3℃左右,百公里電耗上升至27.5kWh(上車前提前打開了方向盤加熱、座椅加熱和空調 23.5℃)
特斯拉Model 3
▲相同路段7.6km,10月份電耗15.5度/100km。到了12月份直接漲到了24.8度/100km。PTC加熱是耗電的主要元兇
分析:
這段7公里上班路全程中度擁堵,城市道路駕駛。紅燈7個。是非常有代表意義的上下班路線。
蔚來ES6夏季電耗比平時上升了12.7%; 冬季電耗比平時上升了27.3%。
Model 3冬季電耗比平時上升了37.5%。
這裡能看到PTC加熱的毛豆3拉誇了冬季續航,電耗接近ES6的水平。
冬季為什麼耗電:
說電動車耗電前,我先來說說傳統內燃機汽車。其實傳統油車到了冬季相比夏季一樣會油耗增加。這是因為低溫的關係,啟動發動機後為了儘快使機水溫溫度上升,機油粘度恢復正常,會多噴油提高發動機轉速。而且由於開暖風的關係,雖然使用發動機餘熱來供暖。但起碼還是得遵守能量守恆定律的,發動機會多做功來彌補這部分熱量。 另外冬季胎壓下降,輪胎阻力增加也會影響油耗。
那麼電動車能耗受什麼影響呢?
1、冬季空氣密度增大,風阻增大;
2、冬季胎壓下降,輪胎阻力增加;
3、鋰電池低溫下活性低,內阻大,放電時會有額外耗損;
4、為改善鋰電池低溫活性,電動車會對電池包加熱,這個加熱功率耗能非常可觀;
5、冬天開空調比夏天更耗能;
其中第3條是受鋰電池物理特性決定的,目前無解。除非鋰電池技術有質的突破。目前特斯拉Model 3使用的電池由之前的三元鋰電換成了成本更低的磷酸鐵鋰,在今年的冬季續航崩的太厲害,這是因為磷酸鐵鋰耐低溫效能比三元鋰電差很多,基本上可崩掉50%以上的續航。
為了改善鋰電池低溫輸出和充電效率,蔚來ES6的電池包被包裹在液體內。氣溫過低就會啟動加熱邏輯對液體進行加熱。
▲根據APP內的電池智慧預熱描述,可開啟電池智慧預熱功能。系統會在預約空調開啟同時開啟電池預熱系統,這時會消耗大概2度電耗來對電池包加熱(具體看電池當前溫度)
要知道夏天開著空調早上7公里開去公司才消耗1.6度電。而到了冬季,什麼都不幹光加熱電池就能消耗2度電。這是電動車冬季耗能的主要原因。
▲改善電池在冬季的表現目前靠電池技術根本無解,但人類的智慧是無窮的。工程師發明了利用柴油加熱系統,協助電池加熱系統和空調系統工作。比如威馬EX5有一個冬季選裝包,本質上就是一個燃燒柴油加熱系統。 不過燃燒轉化熱能的效率很低,也只是一種強行改善低溫續航里程降低的一種不得已辦法。 而這種設定讓這臺車有了三個能源介面:慢充+快充+柴油加註口。個人感覺既不新能源,又不智慧。
冬季開空調為啥比夏天能耗高?
特斯拉Model 3舊款的空調還沒裝熱泵空調,PTC加熱肯定是非常耗能的。基本上產出1kW的熱量要消耗2kW的電能。這邊著重說下蔚來ES6的熱泵空調。
蔚來ES6剛出那會就用上了熱泵空調,相比PTC加熱,基本上產出1kW能量,只需消耗0.5kW電能。熱泵空調說簡單點就是個搬運工,把車外能量搬到車內,冬季和夏季設定出風口溫度24℃。但由於冬季車外氣溫低,為了達到24℃的設定溫度,壓縮機需要做更多功才能達到設定溫度。這就是為什麼冬季開空調要比夏季耗電,家裡的空調同樣道路。
電車是大號移動空調房
開了電車後,我才體會到了這句話的意義。簡直爽的不行。傳統燃油車開空調必須啟動發動機,在密閉空間還有可能因一氧化碳而中毒長眠於車內。而電車無論在冬季還是夏季,都能選擇遠端預約開啟空調的方式。所有中午單位午休我都選擇在車內,冬季甚至開啟後排加熱座椅,美美的睡上1小時。
空調電耗:
空調電耗是僅次於電池包加熱的。我之前詳細統計過熱泵空調電耗:
夏季:
夏季室外溫度38℃,車內設定24℃。由於蔚來ES6無法在手機APP內看到空調能耗,我就記錄了續航降低情況。 1小時空調會掉7公里電,也就是說夏季空調能耗大約在1.3度電/小時
前段時間寒潮來襲,室外-7攝氏度。由於我在手機APP中關掉了電池智慧加熱功能,所以上車只開空調的情況下是不會啟動電池預熱的。由於室外溫度太低。車機端顯示電池電壓384V、 電流10A。也就是說空調+後排座椅加熱功率為3840W。乖乖,這能耗相當於家裡大三匹空調的能耗。睡了一小時,掉了14公里電。也就是冬季-7℃空調能耗在2.3度電/小時左右。 (特斯拉的PTC加熱就不測了,電老虎)
▲無錫最近最低氣溫-7℃,很考驗電車的續航
▲歷史極低氣溫+上車前就開啟空調+純市區上下班工況情況下,1月份截至到1月12日車機端統計出的本月平均電耗是22.9度電/100公里。目前70度電可開300公里,續航打7折,三元鋰電的優勢發揮出來了。據說Model 3磷酸鐵鋰版本打5折
四、冬季如何提高續航個人覺得我已經和家裡的電車達到了人車合一的境界,所謂電車人車合一,就是剎車只用動能回收來減速,再透過合理起步電門控制,春秋季節我能在市區開出接近1:1的能耗。也就是說2.3噸的大傢伙,百公里電耗16.7度
▲APP裡有個當月電耗排名,非常有意思。12月份我再怎麼努力,電耗也下不去了。前幾位車友估計是深圳、三亞那邊的,氣溫高,開出16.7度/100km也不足為奇
那麼怎麼提高電動車冬季續航呢?
1、最好有車庫
停在室外的電動車太遭罪。即使不開,電池一天掉電速度比夏天多很多。而且隔天啟動由於電池溫度低,需要更多的電來對電池進行加熱
2、自己有充電樁
▲自己有充電樁不光可以隨時補奶,冬天還能讓電動車續航增加。要養成隨用隨充的習慣,當接著充電樁後,預約用車時間就能從充電樁取電提前不消耗汽車電池電量,用充電樁的電來對電池模組進行加熱。這樣就能間接的提高續航。
3、短途行駛更耗電
就拿我上班7公里來說,7公里也就消耗1.7度電。但到了冬天光給電池加熱就要消耗2度電。所以行駛距離越短,能耗越高。
▲我們來看下9月份和12月份相同路,相同車流量的用電情況。9月份28公里綜合電耗17.5千瓦時,12月低溫+開空調+座椅加熱+方向盤加熱綜合電耗20.4千瓦時。可以看到行駛距離越長,能耗增加的也就越低
結論:
2.3噸中大型SUV,前後雙電機,冬季續航打7折。夏季能開到接近1:1。蔚來的這套能源管理其實還是非常先進的。
五、續航多少才能治癒焦慮?▲目前我的ES6 286天已經行駛了21047公里,也就是平均一天74公里的節奏。上下班才14公里,其餘路程就是真的喜歡開電車而去開的。而以前的汽油車3年我才開了3萬6千公里。後悔買了新能源,後悔沒有早點買。這是所有沒開過新能源車的人無法理解的事情。而一旦開上了,那就真的回不去了。
你問我有焦慮嗎?目前70度電NEDC 420km,鑑於21047公里只有2000公里去了省外,基本都在本地開。我還真沒焦慮過。目前電動車續航焦慮其實是個偽命題,只要周邊充電設施配套上去了,就能治癒焦慮。
去年2月份寫了一篇小區附近充電樁設施的文章,8個月前周邊充電設施已經很完善了。沒想到短短8個月,周邊又造了3座大型快充站。再加上我車位都有充電樁,隨用隨充。開電動車真的是太方便了。3毛2一度電,當時買電動車真沒想過會省錢。現在算下來7分錢一公里,2萬公里電費1000出頭。 外加2萬公里首保只交了270元檢測費。
可能你要說,省的這些錢賣車不一樣虧。但電車使用感受完爆燃油車,我就屬於買了就回不去那種人。買自己喜歡的東西考慮那麼多幹嘛,五菱宏光EV也挺好的,3萬多塊錢,賣了也不虧。但我不會因為只需3萬就買它,因為消費區間不同,要保值首先買房產吧。
▲最近NIO DAY ET7釋出後就定了一輛丐中丐版本,但蔚來的丐版對比汽油車那根本不叫丐版,到時我來給大家一手試駕體驗
PPT畫餅?
目前被罵的無疑是PPT造車新勢力PPT畫餅,我想說這種情況在車廠太常見了。ET7明年一月份交付,那已經算可以了。(估計到時提車軟體還不是非常完善,需多次迭代後進入實用階段,不過智慧汽車能FOTA升級隨時增加新功能也算非常好的體驗了)
▲去年年初定的Cyber Truck,後來中國區到8月份才開放預訂,還不知道什麼時候能正式交付呢
六、總結本文是我開電動車以來總結出的經驗和行駛電耗資料,真實可靠。
三元鋰電+熱泵空調配置的蔚來ES6在氣溫0℃以上,上車前開空調+座椅加熱+方向盤加熱。冬季續航打7折。春秋季配合黃金單腳電門控制,續航能接近1:1。
三元鋰電+PTC熱空調的Model 3長續航四驅,在氣溫0℃以上,由於PTC加熱器拉跨,冬季續航不到7折,在6.5折左右。 最近新車貌似要加熱泵空調了,但電池換上了磷酸鐵鋰。磷酸鐵鋰遇到冬天那真是狗,從抖音反饋的情況來看,基本5折左右。