文章稍長,慎入!
先說結論,能耗確實很香,有競爭力,但是網端能耗做到12.X我還是持懷疑態度的!
首先,看到特斯拉和小鵬公告的裏程和能耗,真的還是對電動車的進步表示很欣慰的,筆者從事新能源開發工作9年了,曆經了最開始各公司保守開發,只是做一些863等研發項目,後來開始油改電量産,到現在很多公司開發純電平台,基本上一路見證了純電動車的發展,中國新能源汽車能走到今天,其實真的進步很大,跨越也很大,心裏確實由衷的高興。好了,擦擦眼淚,不再抒情了,准備出點自己的想法和大家交流。
首先科普:
一、 如何提高純電動車的續航裏程
我們都知道,能量是守恒的。整車行駛的續航裏程便是電機通過電池補給的能量來克服整車行駛阻力産生位移的一個過程。因此提升續駛裏程,最核心也是最基礎的方式就是開源節流。
開源:增加電池電量;
節流:降低整車行駛阻力和電器負載。
電池電量的增加會帶來重量(提升電池能量密度也是爲了降重)、成本以及能耗的增加,也提升了使用成本,因此所有主機廠萬年不變的話題就是在一定的電量下降低能耗,從而達成某一續駛裏程。
二、影響純電動車能耗的關鍵因素
關于能耗的說明,筆者搭建了一個純電動的簡單模型,裏面爲我們展示了電動車按照NEDC工況行駛完一定續駛裏程的能量流向。
圖中左側爲電池,也就是能量的提供端;右側爲各個系統及部件,也就是能量的消耗端。
能量是守恒的,因此左右兩側的能量是相等的,降能耗也就是降低右側能量消耗端各個部件所使用的能量,從而降低單位裏程左側電池所需能量。
如何識別哪些部件影響車輛能耗?其實只要關注整車驅動的能量流向即可:
上圖即基本展示了整車能量流向:
Ø 整車驅動鏈:車輪克服車輛外部阻力(包含風阻和滾阻),然後由傳動軸、差速器、減速器等倒推至電池,可得出驅動鏈能耗;
Ø 電器負載鏈:HVAV及低壓電耗反推至電器負載端能耗。
通過以上便可得出最終電池電耗(也就是整車能耗),這裏的能耗是指的車端能耗!
說白了,降低能耗的方式就是降低各個部件的阻力:輪胎和地面的阻力(車重,輪胎滾阻),車輛自身阻力(電機效率、減速器、制動卡鉗等),車輛和空氣的阻力(風阻系數、迎風面積)等
但是降低各個系統能耗的方法有哪些呢?根據個人經驗列了一些,由于個人能力有限,可能不是很准確,實際上還是需要和各個專業版塊的工程師一起頭腦風暴一起努力推進的。
關于制動能量回收,後期我會專門科普一下原理
第三、我們再講一下工況
首先,我們先明確,官方續航是什麽來的?
其實評價一個車的行駛裏程or能耗or油耗,無外乎如下幾個方面:
1.工況:什麽樣的車速?怎樣的加減速?是否有坡度?
現在的常用工況有NEDC、WLTC、EPA等,每個國家法規適用的工況都不同,中國目前采用的是NEDC工況評價裏程,預計後期會采用CLTC工況(NEDC是新歐洲城市綜合工況,CLTC是中汽研牽頭采集不同城市很多車輛數據,擬合出來的適用中國用戶的工況)
2.環境:什麽樣的溫度測試?常溫高溫低溫?是不是開空調?什麽樣的太陽輻射?
3.其他:什麽樣的整車阻力?各用電器使用頻次如何?
總結一下官方續航裏程的由來:
1、中國的續駛裏程評價其實就是指:車輛在常溫下,基准質量下(車重+100kg)可以開到的最低電器負載,0坡度下進行NEDC工況測試跑出來的結果。
2、美國EPA工況是5工況,裏面包含城市,高速,暴力駕駛,低溫等工況,然後用5個工況不同的權重加權出來一個綜合行駛裏程,這就是爲什麽同樣的車輛,分別用兩個國家的測試標准,行駛裏程不同的原因。
以上明確了官方工況怎麽得來的,我們可以得出:實際行駛裏程和官方的裏程差異是需要根據車主實際駕駛條件和官方測試條件差異判定的。
1、平時車的載荷,一個人開還是經常多人載荷?(對行駛裏程和整車阻力相關)
2、平時駕駛是不是激進?(和工況差異相關)
3、平時所在的地區溫度,各用電器的使用頻次(包含空調)?(和溫度及用電器頻次相關)
這就是爲什麽同一款車,不同的人駕駛能耗不同的原因,不同地區能耗可能也有所不同。
當然,廠商上報公告也是有“小技巧”的,有的廠商會在公告測試時,做一些“小小”的調整的,例如行駛阻力的上報,電池DOD的釋放等,這就是爲什麽有的車,大多數用戶在使用的過程中總跑不出廠商宣傳的數字,後文我詳細說一下。
第四、我們聊聊小鵬P7和Model 3在關重項的差異
1、滾阻
小鵬P7車重爲1910kg,model 3車重1745kg 小鵬P7畢竟車輛更大,重一些可以理解,所以車重上,model 3占優
滾阻系數小鵬未知,特斯拉model 3 7‰。根據現在低滾阻輪胎的水平給小鵬P7 6.5‰應該是很友善了。
小鵬1910*9.8*6.5‰=121.67 model 3爲 1745*9.8*7‰=119.7
結果model 3險勝小鵬P7 當然這個差的不多,就當平局
2、風阻
小鵬P7迎風面積預估 1.896*1.45*0.85=2.34㎡
特斯拉model 3迎風面積預估 1.85*1.443*0.85=2.27㎡
風阻系數從車輛造型來看,就假定都可以達到特斯拉宣傳水平0.23(實際上不一定,CFD同事說了個小道消息 model S宣稱的0.24 某機構吹風洞測了一下2.66 小道消息聽聽即可)
風阻=風阻系數*迎風面積*車速² 所以說特斯拉MODEL 3還是險勝小鵬P7
3、電機效率
有同學說了下,小鵬工況綜合效率85.5%,特斯拉大概也這個水平。以上數據真假無法考證,做過能量流測試的人都理解,電機效率想精確的測試比較困難,如果以上數據真實可信,那在NEDC工況裏面,兩電機效率水平處于良的水平,當然了不能說兩個電機不好,因爲NEDC整個工況大部分是在低速小扭矩範圍工作的,而電機高效區處于中速中扭矩,所以說NEDC工況下,電機轉速低,強度小,無法發出電機真正的效率。
特斯拉最高車速225km/h,電機轉速爲15000rpm.
小鵬P7最高車速170km/h, 電機轉速爲12000rpm.
,特斯拉功率和轉速更高,整個效率map高效區會向高轉速方向移動的,理論上是更不利于NEDC工況的,如果電機效率真的在NEDC工況和小鵬P7一個水平,那麽在150km等速工況,相信可以完爆小鵬P7了。
綜上所述,如果小鵬P7在低滾阻輪胎的應用上,在風阻系數的達成上可以達成我上面所說的結果,整車能耗和model 3處于同一水平不無可能,但是我個人認爲,實際能耗大概率不能超越model 3。
再科普一個可能對各個主機廠不友好的一個經驗
車輛續駛裏程測試其實就是在標准長直路面上先進行滑行阻力測試,通過減速度及車重可以擬合一個阻力,這個阻力是由一元二次方程組成的我們俗稱A B C,它就代表了整車的阻力。上述風阻,滾阻,內阻的大小就是影響A B C的大小的原因,這個結果的大小會直接影響整車的續駛裏程及能耗。
這幾個曲線就是代表整車阻力曲線的一元二次方程
然後在實驗室內,我們將A B C輸入測功機進行模擬加載,按照需求的工況(NEDC等)進行裏程測試。公告測試也是如此,但是目前純電動車續駛裏程及能耗測試中,滑行阻力A B C是由主機廠提供的,所以可能有一些主機廠會將上報的A B C調小,進而影響公告的裏程和能耗,具體調多少那就是人有多大膽,地有多大産了!
同時我們知道電池過充或者過放會影響電池壽命,而電池SOC估算業內評估有5%的誤差,因此以前的電池放電區間設計爲5%-95%(現在可能會放開一些),也就是說實際上我們用到的電池電量爲了電池壽命限制在總電量的90%。但是在公告中,爲了達成裏程,可能BMS會放開電池的限制,將電量100%放出來,從而增加公告續駛裏程。
說在最後:model 3和小鵬P7的能耗是不是真的?
我是持懷疑態度的!
小鵬P7和特斯拉Model 3公告能耗是12.6kwh/100km左右,此能耗是網端能耗,按照92%充電效率簡單估算,車端能耗約爲11.34kwh/100km(也就是行車電耗),這個結果是真心很低了,我曾經對model 3進行過測試,曾和第三方溝通過實測結果,自己曾將特斯拉參數代入模型計算過,能耗結果均遠大于這個水平,當然了比我測得一些A級車好很多,算是比較優秀了。
科學告訴我們:實踐是檢驗真理的唯一方法,我們不吹不黑,合理懷疑,大膽實踐!後期車輛上市希望有機會再次實測兩個車,希望結果可以擊破我的懷疑!作爲汽車行業從業者,我還是很希望行業和技術水平越來越好的!