新能源汽车“双碳”战略下的汽车工业革命
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1.2.5 “里程焦虑”的最优解

艾瑞咨询曾做过一次问卷调查,调查对象是有意向购买新能源汽车的燃油车主,发现被调查者在购买新能源汽车之前主要考虑两个问题,一是电池的使用寿命与续航里程,二是充电问题。电动汽车的充电时间较长,而且国内充电桩的覆盖率较低,再加上无法安装私人充电桩,导致超过60%的车主表示,电动汽车只有可以提高续航能力、缩短充电时间、解决充电难题,他们才会考虑购买。

相较于传统燃油汽车来说,电动车的性能更强,推力更大。相关数据显示,电动汽车从能量到推力的转化效率可以达到90%,比传统燃油车的35%高很多。电动马达即便在低速运转的状态下也能产生强大的推力,因此电动汽车在行驶过程中不需要换挡。以特斯拉为例,Model S最高配置版本从0加速到100公里只需要2.8秒,1.6L紧凑型轿车从0加速到100公里需要11~13秒。

特斯拉锂电池一次充电大约要消耗70度家用电,1度电大约可以行驶10公里。如果按照0.55元/度电来计算,1公里的电费为0.055元。而1公升汽油的价格大约为5.5元,如果按照每百公里耗油7升计算,1公里的油费为0.38元。也就是说,燃油车每公里的费用大约为电动汽车的7倍。随着发电技术不断提升,电价不断下降,电动汽车每公里的花费将持续下降。

另外,从内部构造看,纯电动汽车比燃油汽车的构造简单,零部件数量相对较少,不需要更换火花塞、过滤器、传动液等。而且,纯电动汽车的刹车采用回馈制动,不需要过多地对刹车片进行维护。

对于电动汽车来说,续航里程是制约其发展的一个主要因素。电动汽车想要实现快速发展,必须解决“里程焦虑”问题,而这一问题的解决可以从两个方面着手。

◆提高电池容量

受能量密度的限制,提高电池容量会增加电池的体积,进而增加整个车辆的重量,导致耗电量增加。因此,对于车企和电池厂家来说,如何提高电池的能量密度是一大技术难题。这个问题一旦解决,电动汽车市场或将实现爆发式增长。

对工信部颁布的往届新能源车免车购税目录进行梳理可以发现:2019年,市场上纯电动汽车的续航里程大多为400公里;2020年,市场上纯电动汽车的续航里程提升至500公里。目前,小鹏P7的NEDC续航里程已经突破了700公里,续航里程的增加将成为纯电动汽车发展的必然趋势。

但目前,纯电动汽车续航里程的增加不是通过提高电池的能量密度实现的,而是依靠轻量化技术减少车辆自重,增加电池数量或者优化电机和电控技术实现的。

◆缩短充电时间

随着大功率直流充电技术不断成熟,纯电动汽车使用快充可以将充电时间缩短至0.5~1小时。另外,在国家政策的支持下,充电桩的分布范围、分布密度都将持续增加,将有效解决纯电动汽车在行驶过程中的充电难题。

虽然纯电动汽车的续航里程不断取得突破,从200公里到400公里,再到600公里、700公里。但在不同的行驶环境中,纯电动汽车的实际行驶里程并不理想。在城市开阔的道路环境中,纯电动汽车基本可以满足用户的出行需求,但在长途旅行过程中,因为要排队充电,且充电时间较长,驾驶体验不佳。

因此,纯电动汽车基本只能用于市内通勤,部分购买纯电动汽车的家庭或者用户会另外配置一台燃油车,还有一部分用户希望购买一辆既可以节能减排,续航里程长,又无须为充电而焦虑的新能源车。但现阶段,受电池能量密度的限制,纯电动汽车的续航里程问题、充电时间问题还无法解决。

面对这一问题,比亚迪借鉴增程车的优点,开发出一款超级混合动力车,采用骁云-插混专用1.5L高效发动机,将热效率提高到了43%,同时搭载大容量刀片电池,使得车辆在纯电动模式下的续航里程可以达到120公里。在电量充足的状态下,这款汽车就相当于一台纯电动汽车,可以在任何路况下行驶。如果电量不充足,汽车会根据系统工况自动切换到用油模式或者油电协同模式。在超级混动状态下,这款汽车百公里油耗只有3升,续航里程可以达到1200公里。除此之外,长城汽车也开发出DHT混动技术。随着插混技术的不断发展,未来很长一段时间,纯电动汽车可能与插混汽车共存。