在這個冷酷的冬季,各路車評家很辛苦,他們細緻地評測了主流電動車的續航及充電效能,給出了各種版本的排行榜。我能料想出來,各品牌粉絲肯定有抬槓不服的衝動,但車評家們的文字報告或影片講解都有漂亮的曲線和表格,還是顯得很“科學”的。
汽車之家冬季實驗室第三季
但這些評測都有個共同特點,就是隻給出了結果,而未分析原因,因此很難從中判斷某車型名列前茅到底是實力還是偶然。Elon Musk最近備受熱捧的一句話是“他最推崇的是第一性原理思維(First principle thinking)”,那麼不妨也用這種思維方法分析一下,努力做到知其然也知其所以然。
本篇先研究充電問題。很多廠家最喜歡的市場宣傳是使用時間維度:20-80%充滿時間只要N分鐘。車評人貌似也追隨了這個口徑,但好在他們還記錄下了詳細的電壓及電流資料,為本研究提供了詳實的素材。對於充電,我個人認為第一性原理不是時間維度的誰快誰慢,而是歐姆定律,歐姆定律才決定了誰快誰慢。
歐姆定律的基本公式是I=U/R,即電流等於電壓除以電阻。由此推匯出的功率表達式P=U*I(功率等於電壓乘以電流)是本篇要用到的第一性公式。
懂車帝評測表
懂車帝評測曲線
上面兩張圖是懂車帝所做的評測,可以看出比亞迪漢顯著優勢領先。此處特別需要注意測試條件是國網60kW充電樁,箇中原因後面詳解。汽車之家冬季實驗室的評測,雖然沒有給出橫向比較大表,卻系統地列出了每個車型的充電資料,為便於閱讀,先上比亞迪漢與Model 3的表格,如下。
汽車之家漢充電資料表
汽車之家M3充電資料表
比亞迪漢的充電功率再次顯著領先特斯拉,貌似比亞迪漢憑的是實力而不是偶然。那麼背後的原因到底是什麼,稍後要用第一性原理公式算一算。上面汽車之家的測評中有一列資料可以看出比亞迪和特斯拉的明顯差距,即充電電壓,比亞迪的平均充電電壓可以達到470V,而特斯拉的平均充電電壓只有360V。不僅僅是特斯拉,蔚來的ES6、小鵬P7的充電電壓平均都在370V,這也不僅僅是偶然。其實,每種車型的充電電壓是由該車型的電池包額定電壓決定的,我做了一個彙總表如下。
充電功率比較表
除了比亞迪,其他主流車型的電池包電壓都是350V左右,真正的充電電壓當然並非嚴格等於電池包電壓,但也不會高出太多(<13%)。要知道,國家電網的充電樁目前主流規格都是最高電壓500V,這說明,這些車型都用不滿主流充電樁的500V電壓,即使可以接收充電樁的限幅最大電流,也達不到充電樁的額定標稱功率。例如一個60kW的充電樁,最大電流=60kW/500V=120A,在這個最大電流下,特斯拉小鵬蔚來的充電功率最大不超過45kW(七五折)。汽車之家資料表中充電電流達到140A,有兩種可能:第一是該充電樁電流限幅不是120A而是140A;第二是該充電樁是120kW電樁(額定500V-240A),車型本身控制最大充電電流到140A。
上面表格中有一個迷惑點是,比亞迪電池包是570V,而充電電壓才470V,能充進去嗎?關注比亞迪漢的朋友可能都聽到過比亞迪的兩個宣傳點:第一是刀片電池組的電壓為570V,第二是比亞迪刀片電池組採用了升壓充電技術。其實,比亞迪這個570V電池包真正的充電電壓是620V左右,為了匹配現在市面上主流的500V快充樁,比亞迪在車內應該設計了一個升壓電路,可以把500V以下的電壓泵升到620V,這樣就能給刀片電池包正常充電了。
比亞迪升壓充電示意圖
當然,如果接到700V以上的充電樁,比亞迪漢是不必升壓的,直接就給刀片電池充電了。雖然目前國內700V以上充電樁很少見,但也是有的,並且未來肯定越來越多,因為只有升高電壓,才能加大充電功率。在700V以上電壓的充電樁加持下,比亞迪漢的充電功率可以達到100kW,此時對應的電流用功率公式計算是160A(100kW/620V=160A)。我關注的一個車主@鬍子哥漫遊記記錄過漢的最大充電功率,差不多就是100kW(625V-158A)。(感謝鬍子哥的遊記,我特喜歡看)
鬍子哥充電記錄
那麼,除了比亞迪,其他車型能在700V以上充電樁得到更大的充電功率嗎?答案可能是否定的,因為這些車型的電池包電壓只有350V,500V的電樁電壓都用不滿,700V就更不用說了。當然,如果要加大充電功率,根據第一性原理公式,電壓不變,只能加大電流。例如,特斯拉使用自己的超級充電站V2版,號稱充電功率可以達到120kW,此時根據公式計算電流約為330A(120kW/360V=330A),這麼大電流時間長了估計車內電路中某些部件發熱量會很大。看到有評測說特斯拉超充V3版峰值充電功率接近250kW,這個功率對應的電流約為700A,更加驚人的數值,因為這麼大電流對應使用的母線、包括開關已經是工業級的而不是消費級的了。我不太相信700A這個電流值可以維持超過5分鐘(猛然想起了前幾天南昌特斯拉充電的過流故障)。
歐姆定律在上,總結一下:現階段,在國家電網充電網路中,快充之王是比亞迪漢EV(還有新唐EV)。這不是偶然,是實力。
最後,附上兩張蔚來ES6及小鵬P7的充電資料表。
蔚來ES6充電資料表
小鵬P7充電資料表