汽車廠商如何“解決”續(xù)航問(wèn)題

續(xù)航里程是純電動(dòng)汽車自誕生起便一直存在的痛點(diǎn)。

由于受行駛環(huán)境、駕駛習(xí)慣、車速等因素影響較大,不同條件下的續(xù)航里程浮動(dòng)明顯、難以把握,有些廠家故意將車輛等速續(xù)航里程進(jìn)行大肆宣傳,而車主在實(shí)際使用過(guò)程中續(xù)航甚至?xí)驅(qū)φ邸?/p>

那么,針對(duì)這一“基因性”的難題,汽車廠商都用哪些辦法來(lái)解決呢?

如前文所提到的,影響電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航的因素有很多。其中有和傳統(tǒng)燃油車相同的因素,如車身重量、風(fēng)阻系數(shù)、輪胎類型、行駛時(shí)速等;還有一類則是只針對(duì)電動(dòng)車的因素,如車輛三電系統(tǒng)(電池、電驅(qū)、電控)的調(diào)校、溫控系統(tǒng)、外部環(huán)境等。而主機(jī)廠提升續(xù)航也多數(shù)是追根溯源,從這些影響因素出發(fā)。

對(duì)電池“下手”:不斷提升的能量密度

電動(dòng)汽車的能量來(lái)源是動(dòng)力電池,提升續(xù)航最根本的手段無(wú)疑是提升電池容量。

一般來(lái)說(shuō),電池容量越大續(xù)航里程會(huì)越長(zhǎng)。然而在單個(gè)電芯同等容量的情況下,電池包的容量越大,整車的質(zhì)量越重,動(dòng)輒幾百千克的電池會(huì)對(duì)續(xù)航產(chǎn)生不利影響。因此,提升電池包的能量密度被廠家擺在了重要位置。

目前來(lái)看,規(guī)?；a(chǎn)的乘用車磷酸鐵鋰動(dòng)力電池能量密度大致在140-180Wh/kg之間。三元鋰離子動(dòng)力電池能量密度大致在180-260Wh/kg之間,針對(duì)不同的需求和場(chǎng)景二者各有優(yōu)劣。就單體而言,三元軟包單體能量密度方面占有很大優(yōu)勢(shì),因此也得到很多公司的青睞。由于軟包電池在結(jié)構(gòu)上采用鋁塑膜包裝,重量較同等容量的鋼殼鋰電池輕40%,較鋁殼鋰電池輕20%。而隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,這些數(shù)值仍在不斷提高。

動(dòng)力電池電池包及殼體結(jié)構(gòu)圖

不久前,特斯拉宣布完成對(duì)電容器技術(shù)公司Maxwell Technologys收購(gòu),據(jù)媒體報(bào)道,Maxwell的技術(shù)可以輕松將特斯拉現(xiàn)用電池的能量密度提升30%-40%,而并不會(huì)造成成本明顯增加。這意味著其續(xù)航將有望達(dá)到800-1000公里。

不僅廠家重視,政策層面也對(duì)能量密度提出新的要求。2019年新的補(bǔ)貼政策中,關(guān)于電動(dòng)乘用車能量密度,補(bǔ)貼門(mén)檻將從今年105km/kg提高到125km/kg,各個(gè)梯次的補(bǔ)貼額度也有所降低。之前由工信部、發(fā)改委、科學(xué)技術(shù)部三部門(mén)發(fā)布的《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》中也提到,2020年動(dòng)力電池單體能量密度要達(dá)到300Wh/kg。

固態(tài)技術(shù):打破電池的根本結(jié)構(gòu)

人們對(duì)電池材料的探索也從未停止過(guò)。目前的技術(shù)焦點(diǎn)主要集中在固態(tài)電池上。

眾所周知,目前純電動(dòng)汽車應(yīng)用的鋰離子電池主要由正極(含鋰化合物),負(fù)極(碳素材料),電解液,隔膜四個(gè)部分組成。電池就是靠鋰離子在電解液中來(lái)回穿過(guò)這層隔膜完成充電放電。而固態(tài)電池則是用陶瓷、玻璃或聚合物等固體材料來(lái)代替液體的電池產(chǎn)品,使用固體材料而不是可燃液體來(lái)實(shí)現(xiàn)充電和放電。這一技術(shù)可以大大提高電池的能量密度,減小體積,并降低電池起火的風(fēng)險(xiǎn)。

韓國(guó)工業(yè)技術(shù)研究院(KITECH)研發(fā)的全固態(tài)電池

當(dāng)然,現(xiàn)階段的原型產(chǎn)品使用壽命過(guò)短,傳導(dǎo)率也非常低。然而這些技術(shù)難點(diǎn)并非無(wú)法攻克。在未來(lái),這一技術(shù)路線能夠輕松突破鋰離子電池?zé)o法逾越的天花板。日本的豐田、松下、日產(chǎn),德國(guó)的大眾,國(guó)內(nèi)的寧德時(shí)代等公司都在固態(tài)技術(shù)上有相當(dāng)?shù)耐度搿?/p>

除此之外,還有前段時(shí)間引發(fā)熱議的氫燃料電池,也是一條頗具潛力的技術(shù)路線。

效率提升:降阻減重,電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)

同燃油車一樣,純電動(dòng)汽車在降低風(fēng)阻和減輕車身重量方面也做了很多努力。

例如更加注重空氣動(dòng)力學(xué)的車身線條,隱藏式門(mén)把手,得益于電動(dòng)車架構(gòu)而更加平整的底盤(pán),甚至某些概念車型上頗為超前的流媒體外后視鏡也有利于降低風(fēng)阻。而至于車輛底部的電池包也使整車重心相比一般燃油車更加低沉。

除了車身及其他部件的輕量化外,電動(dòng)汽車的電池包也需要追求更輕的重量。如選擇能量密度較高的三元材料,用鋁合金甚至碳纖維材料的下殼體代替鋼制下殼體。

蔚來(lái)研發(fā)的碳纖維殼體電池包(暫未量產(chǎn))

而一輛純電動(dòng)車上路行駛,需要電機(jī)、電池以及電控系統(tǒng)的協(xié)同工作。電機(jī)與電控能否有著最佳的表現(xiàn),也會(huì)直接影響純電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。它既要控制能耗又要兼顧性能,并且在滿足高動(dòng)態(tài)的車輛響應(yīng)頻率的同時(shí),還要保護(hù)電池和電機(jī)的安全性。這也是為什么我們會(huì)遇到同樣一輛車在城市路況下續(xù)航可以有500公里,而在高速路況下卻只有300公里甚至更少。在這一方面,特斯拉及比亞迪目前頗具優(yōu)勢(shì)。

特斯拉電驅(qū)系統(tǒng)

另外,由動(dòng)力電池的溫度變化對(duì)于其續(xù)航能力、安全性起到至關(guān)重要的作用,電池的熱管理系統(tǒng)也是各個(gè)廠家技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)之一。這對(duì)于地處嚴(yán)寒的地區(qū)或冬天氣溫較低時(shí)尤為重要。近日,老牌供應(yīng)商大陸集團(tuán)推出的集成化熱管理系統(tǒng),號(hào)稱在相同的-10°C低溫下,能夠使電動(dòng)汽車的續(xù)航提高25%左右。

另辟蹊徑:換電,增程,升級(jí)

當(dāng)然,在目前技術(shù)手段難以突破的情況下,有些廠商也另辟蹊徑,通過(guò)運(yùn)營(yíng)和服務(wù)等手段來(lái)解決這一問(wèn)題。例如蔚來(lái)的一鍵加電和換電站,理想ONE劍走偏鋒的增程式電動(dòng)車,威馬最近放出的海報(bào)也預(yù)示著其有開(kāi)啟為車主換電的服務(wù)。各種手段在此不一一贅述了。

除了現(xiàn)有技術(shù)在參數(shù)上的不斷發(fā)展,多樣性的電池產(chǎn)品和技術(shù)革新,正使得續(xù)航問(wèn)題逐漸得到解決。相信在不久的將來(lái),電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程焦慮問(wèn)題將慢慢成為歷史。到那時(shí),環(huán)保、實(shí)用、高效都將成為電動(dòng)車的標(biāo)簽。