汽车厂商如何“解决”续航问题?
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采集侠
2020-06-02 14:49

   续航里程是纯电动汽车自诞生起便一直存在的痛点。

  由于受行驶环境、驾驶习惯、车速等因素影响较大,不同条件下的续航里程浮动明显、难以把握,有些厂家故意将车辆等速续航里程进行大肆宣传,而车主在实际使用过程中续航甚至会打对折。最近,许多媒体包括腾讯汽车都开始对电动汽车的续航进行实地测试并提出自己的标准。

  那么,针对这一“基因性”的难题,汽车厂商都用哪些办法来解决呢?

  如前文所提到的,影响电动汽车续航的因素有很多。其中有和传统燃油车相同的因素,如车身重量、风阻系数、轮胎类型、行驶时速等;还有一类则是只针对电动车的因素,如车辆三电系统(电池、电驱、电控)的调校、温控系统、外部环境等。而主机厂提升续航也多数是追根溯源,从这些影响因素出发。

  对电池“下手”:不断提升的能量密度

  电动汽车的能量来源是动力电池,提升续航最根本的手段无疑是提升电池容量。

  一般来说,电池容量越大续航里程会越长。然而在单个电芯同等容量的情况下,电池包的容量越大,整车的质量越重,动辄几百千克的电池会对续航产生不利影响。因此,提升电池包的能量密度被厂家摆在了重要位置。

  目前来看,规模化生产的乘用车磷酸铁锂动力电池能量密度大致在140-180Wh/kg之间。三元锂离子动力电池能量密度大致在180-260Wh/kg之间,针对不同的需求和场景二者各有优劣。就单体而言,三元软包单体能量密度方面占有很大优势,因此也得到很多公司的青睐。由于软包电池在结构上采用铝塑膜包装,重量较同等容量的钢壳锂电池轻40%,较铝壳锂电池轻20%。而随着技术的不断进步,这些数值仍在不断提高。

  不久前,特斯拉宣布完成对电容器技术公司Maxwell Technologys收购,据媒体报道,Maxwell的技术可以轻松将特斯拉现用电池的能量密度提升30%-40%,而并不会造成成本明显增加。这意味着其续航将有望达到800-1000公里。

  不仅厂家重视,政策层面也对能量密度提出新的要求。2019年新的补贴政策中,关于电动乘用车能量密度,补贴门槛将从今年105km/kg提高到125km/kg,各个梯次的补贴额度也有所降低。之前由工信部、发改委、科学技术部三部门发布的《汽车产业中长期发展规划》中也提到,2020年动力电池单体能量密度要达到300Wh/kg。

  固态技术:打破电池的根本结构

  人们对电池材料的探索也从未停止过。目前的技术焦点主要集中在固态电池上。

  众所周知,目前纯电动汽车应用的锂离子电池主要由正极(含锂化合物),负极(碳素材料),电解液,隔膜四个部分组成。电池就是靠锂离子在电解液中来回穿过这层隔膜完成充电放电。而固态电池则是用陶瓷、玻璃或聚合物等固体材料来代替液体的电池产品,使用固体材料而不是可燃液体来实现充电和放电。这一技术可以大大提高电池的能量密度,减小体积,并降低电池起火的风险。

  韩国工业技术研究院(KITECH)研发的全固态电池

  当然,现阶段的原型产品使用寿命过短,传导率也非常低。然而这些技术难点并非无法攻克。在未来,这一技术路线能够轻松突破锂离子电池无法逾越的天花板。日本的丰田、松下、日产,德国的大众,国内的宁德时代等公司都在固态技术上有相当的投入。

  除此之外,还有前段时间引发热议的氢燃料电池,也是一条颇具潜力的技术路线。

  效率提升:降阻减重,电池热管理系统

  同燃油车一样,纯电动汽车在降低风阻和减轻车身重量方面也做了很多努力。

  例如更加注重空气动力学的车身线条,隐藏式门把手,得益于电动车架构而更加平整的底盘,甚至某些概念车型上颇为超前的流媒体外后视镜也有利于降低风阻。而至于车辆底部的电池包也使整车重心相比一般燃油车更加低沉。

  除了车身及其他部件的轻量化外,电动汽车的电池包也需要追求更轻的重量。如选择能量密度较高的三元材料,用铝合金甚至碳纤维材料的下壳体代替钢制下壳体。

  蔚来研发的碳纤维壳体电池包(暂未量产)

  而一辆纯电动车上路行驶,需要电机、电池以及电控系统的协同工作。电机与电控能否有着最佳的表现,也会直接影响纯电动汽车的续航里程。它既要控制能耗又要兼顾性能,并且在满足高动态的车辆响应频率的同时,还要保护电池和电机的安全性。这也是为什么我们会遇到同样一辆车在城市路况下续航可以有500公里,而在高速路况下却只有300公里甚至更少。在这一方面,特斯拉及比亚迪目前颇具优势。

  特斯拉电驱系统