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專論 || 重視電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程波動(dòng)

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2019年05月17日  

一直以來(lái),里程焦慮是影響電動(dòng)汽車普及的重要原因之一。正因如此,續(xù)駛里程成為消費(fèi)者在購(gòu)買電動(dòng)汽車時(shí)極為看重的指標(biāo)之一,也成為新能源汽車財(cái)政補(bǔ)貼多少的一項(xiàng)依據(jù)。然而,由于各種原因,電動(dòng)汽車實(shí)際續(xù)駛里程和廠家宣稱的續(xù)駛里程存在較大差異,也被消費(fèi)者所詬病。前不久,這一問(wèn)題在行業(yè)內(nèi)引起熱議。

續(xù)駛與預(yù)期里程差異是焦慮主因

事實(shí)上,燃油汽車同樣面臨里程波動(dòng)現(xiàn)象,但由于其續(xù)駛里程相對(duì)較長(zhǎng),能夠超過(guò)大部分消費(fèi)者的心理預(yù)期,因此社會(huì)爭(zhēng)議較小。電動(dòng)汽車則不然,目前其續(xù)駛里程與消費(fèi)者預(yù)期尚存差距,且里程波動(dòng)較大,在部分應(yīng)用場(chǎng)景中達(dá)不到使用要求,從而導(dǎo)致消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)汽車?yán)锍谈鼮槊舾小?br/>
更重要的是,電動(dòng)汽車實(shí)際續(xù)駛里程與測(cè)試及公布里程的差異性加劇了消費(fèi)者的心理落差。

一方面,部分廠商將理想狀態(tài)下的等速續(xù)駛里程數(shù)據(jù)作為主要宣傳,與實(shí)際里程存在較大差距。

另一方面,我國(guó)能耗和排放法規(guī)引用歐洲NEDC測(cè)試體系,與我國(guó)純電動(dòng)汽車的實(shí)際行駛工況不相符,不能真實(shí)地反映出實(shí)際續(xù)駛里程。

首先是市區(qū)、市郊里程分配不合理,在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中城市工況占比70%、市郊占比30%,這與我國(guó)實(shí)際情況有很大差別,同時(shí)怠速比例也相差很多。

其次是工況測(cè)試在常溫不開空調(diào)的情況下進(jìn)行,但現(xiàn)實(shí)中車輛開啟空調(diào)時(shí)間很多,而且電池性能、制動(dòng)回收效果會(huì)隨溫度降低而下降。

再者是工況中減速階段較為緩慢,有利于電動(dòng)汽車進(jìn)行制動(dòng)回收,但實(shí)際使用中汽車減速往往更快,制動(dòng)回收不完全。

由于上述原因,與電動(dòng)汽車出廠標(biāo)稱里程相比,不同車型隨著季節(jié)變化、路況變化、車輛使用壽命變化,里程均出現(xiàn)不同程度的衰減,并成為普遍現(xiàn)象。

冬季空調(diào)和行駛工況影響實(shí)際里程

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電動(dòng)汽車實(shí)際續(xù)駛里程受能量因素和能耗因素多重影響

電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程受多重因素影響,包括能量因素和能耗因素:一是車載剩余能量,電動(dòng)汽車的車載剩余能量主要與電池當(dāng)前狀態(tài)有關(guān);二是能耗,包括驅(qū)動(dòng)用能耗和車載附件用能耗等。

綜合而言,電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程除了與傳統(tǒng)燃油車一樣受到汽車重量、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率、行駛工況、駕駛習(xí)慣、部分環(huán)境因素等多方面共性能耗因素影響外,由于動(dòng)力電池自身的化學(xué)特性,又對(duì)溫度因素更加敏感,同時(shí)還受到電池材料、電池工藝、電池循環(huán)壽命與保養(yǎng)現(xiàn)狀等多方面因素對(duì)其能量產(chǎn)生影響。

與傳統(tǒng)燃油車相比,引起電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程變化增加了以下兩個(gè)因素:一是冬季空調(diào)、電池加熱導(dǎo)致的附件能耗因素變量,二是電池儲(chǔ)能本身特性導(dǎo)致的能量因素。

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能耗是影響電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的主要因素

無(wú)論是從用戶體驗(yàn)還是第三方測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)分析來(lái)看,低溫季節(jié)和高速路況兩大情景下,電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程變化最為明顯。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),在其他情況相同而設(shè)置單一變量的對(duì)比分析中,車輛在100~120km/h行駛時(shí)續(xù)駛里程將普遍減少約1/4~1/3,使用空調(diào)時(shí)續(xù)駛里程普遍減少1/4~1/3,而-20℃極低氣溫?zé)o空調(diào)情景下續(xù)駛里程僅僅減少10%。從EV-TEST對(duì)某電動(dòng)車型的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看,極低溫度下(-15℃)開空調(diào)和100km以上高速行駛是電動(dòng)汽車能耗增加最多、續(xù)駛里程縮減百分比最大的應(yīng)用場(chǎng)景。而普通低溫下(-7℃)不開空調(diào)時(shí),整車?yán)m(xù)駛里程沒(méi)有顯著縮減。

由此可見(jiàn),與低溫等情況下導(dǎo)致的動(dòng)力電池能量因素變化相比,由空調(diào)附件能耗和高速行駛能耗導(dǎo)致的能耗因素,才是影響電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的主要因素。

(1)高速狀態(tài)下風(fēng)阻的非線性增加,導(dǎo)致高速續(xù)駛里程顯著下降

隨著汽車行駛速度的增加,滾阻呈線性增加,而風(fēng)阻呈非線性增加,在電動(dòng)汽車速度超過(guò)100km/h后,風(fēng)阻的快速非線性增加是電動(dòng)汽車行駛損耗顯著增加的主要原因。此外,不同坡度下需要的牽引功率變化也將降低其續(xù)駛里程。

(2)電動(dòng)汽車冬季空調(diào)比夏季能耗更高,對(duì)續(xù)駛里程影響更大

在夏季,電動(dòng)汽車的空調(diào)耗能占驅(qū)動(dòng)耗能的30%左右,具體與環(huán)境溫度、太陽(yáng)照射強(qiáng)度有關(guān),但燃油車同樣需要消耗發(fā)動(dòng)機(jī)能量來(lái)制冷,兩者并無(wú)顯著差異。在冬季,與傳統(tǒng)燃油車可依靠發(fā)動(dòng)機(jī)排熱取暖不同,電動(dòng)汽車空調(diào)是其主要的駕駛艙供暖方式,低溫條件下空調(diào)需要更大能耗才能將艙內(nèi)溫度維持在舒適溫度范圍內(nèi),因而成為降低續(xù)駛里程的最主要因素。

(3)制動(dòng)能量回收、電池溫度調(diào)節(jié)等因素也在一定程度上影響整車能耗

理論上制動(dòng)能量能達(dá)到驅(qū)動(dòng)能量的70%,正常溫度下回收能量可節(jié)能20%以上,具體節(jié)能效果與工況有關(guān),因此能量回收技術(shù)的應(yīng)用將在一定程度上改善電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程。此外,電動(dòng)汽車電池需要溫度調(diào)節(jié)才能處在最佳的工作區(qū)域。夏天,傳統(tǒng)燃油車發(fā)動(dòng)機(jī)同樣需要散熱耗能。冬季,電動(dòng)汽車通常需要消耗7%以上的功率來(lái)加熱保溫,這也導(dǎo)致續(xù)駛里程略微縮短,但并不是主要因素。

綜上,在能耗方面,夏季,燃油車與電動(dòng)汽車均受工況和空調(diào)制冷、動(dòng)力系統(tǒng)冷卻(發(fā)動(dòng)機(jī)散熱和電池散熱)影響;冬季,電動(dòng)汽車增加駕駛艙取暖項(xiàng)和電池保溫項(xiàng)。

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能量因素決定電動(dòng)汽車的里程極限

能量因素雖然不是導(dǎo)致續(xù)駛里程出現(xiàn)波動(dòng)的主要因素,但其決定著電動(dòng)汽車的里程極限。

首先,由于電池的固有特性,電動(dòng)汽車影響續(xù)駛里程的能量因素比燃油車更加復(fù)雜。燃油車?yán)m(xù)駛里程的能量因素僅由油量決定。而電動(dòng)汽車隨著行駛里程的增加,動(dòng)力電池等關(guān)鍵部件性能均有不同程度的下降,如動(dòng)力電池容量隨使用次數(shù)衰減、一致性差異變大等,都將影響續(xù)駛里程。

其次,未來(lái)電池材料技術(shù)的進(jìn)步是提升電動(dòng)汽車?yán)锍虡O限的主要因素之一。如果不考慮電動(dòng)汽車工況,僅僅考慮電池本身特性,

能量因素主要與電池的兩方面特性曲線密切相關(guān):一是開路電壓特性曲線,二是內(nèi)阻變化曲線。目前隨著電池保溫技術(shù)的不斷進(jìn)步,電池內(nèi)阻受溫度顯著影響的情況正在逐步改善,而開路電壓特性改善、電池使用壽命延長(zhǎng)等方面主要依靠電池材料技術(shù)的進(jìn)步,這也是未來(lái)決定電動(dòng)汽車?yán)锍虡O限的主要因素之一。

電動(dòng)汽車性能不斷提升

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電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程不斷提升并能滿足大部分出行需求

近兩年,電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池能量密度及續(xù)駛里程在逐步提升。電池能量密度是影響續(xù)駛里程的一個(gè)重要因素,我國(guó)動(dòng)力電池技術(shù)水平正在持續(xù)提升,2018年系統(tǒng)能量密度較2015年提升約54%,當(dāng)前動(dòng)力電池系統(tǒng)能量密度已突破140Wh/kg。電動(dòng)汽車?yán)锍虡O限正在逐步逼近燃油車,我國(guó)電動(dòng)乘用車的平均續(xù)駛里程已突破300公里,部分產(chǎn)品超過(guò)400公里,隨著技術(shù)進(jìn)步,滿足消費(fèi)者出行里程需求的產(chǎn)品將越來(lái)越多。

從實(shí)際使用來(lái)說(shuō),電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程基本能夠滿足消費(fèi)者出行需求。在城市出行中,大部分居民主要以上班及日常通行為主,日行駛里程較短。北京交通發(fā)展研究院的研究數(shù)據(jù)顯示,典型城市日均行駛里程在50公里以內(nèi),從北京出行特點(diǎn)來(lái)看,在普通工作日,日行駛里程低于200公里的占99.97%;在法定節(jié)假日,90.1%的車輛日行駛在150公里以下。按照電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程300公里為基準(zhǔn),考慮夏季與冬季的溫度變化,假設(shè)里程波動(dòng)為30%,綜合續(xù)駛能力約為210公里,仍可以滿足絕大部分出行需求。

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部分區(qū)域和工況仍存短板,但未來(lái)可期

雖然電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程能夠滿足大部分出行需求,但在部分應(yīng)用場(chǎng)景,比如極寒、城際長(zhǎng)距離,以及日行駛里程較長(zhǎng)的運(yùn)營(yíng)車輛,在當(dāng)前充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不完善、充電時(shí)間較長(zhǎng)情況下,仍不如傳統(tǒng)燃油車。不過(guò),由于電動(dòng)汽車在節(jié)能環(huán)保、使用成本、動(dòng)力和舒適性方面具有一定優(yōu)勢(shì),且以電動(dòng)汽車為載體的自動(dòng)駕駛技術(shù)更容易實(shí)現(xiàn)。隨著產(chǎn)品性能提升、整車成本下降以及充電基礎(chǔ)設(shè)施的完善,未來(lái)電動(dòng)汽車將適合更多場(chǎng)景的應(yīng)用。

需多層面提升電動(dòng)汽車用戶體驗(yàn)

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客觀認(rèn)識(shí)電動(dòng)汽車?yán)锍虇?wèn)題

當(dāng)前,電動(dòng)汽車尚處于發(fā)展初期,不能因?yàn)槔锍虇?wèn)題否定整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。電動(dòng)汽車實(shí)際續(xù)駛里程差異問(wèn)題是法規(guī)、技術(shù)、消費(fèi)者使用習(xí)慣及環(huán)境、企業(yè)宣傳等多種因素綜合導(dǎo)致的。由于充電基礎(chǔ)設(shè)施不完善,以及續(xù)駛里程與燃油車存在差距,隨著推廣數(shù)量的增加,里程問(wèn)題越來(lái)越突出。作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè),雖然在發(fā)展初期產(chǎn)品容易出現(xiàn)一些問(wèn)題,但不能把問(wèn)題無(wú)限放大,應(yīng)當(dāng)對(duì)初創(chuàng)產(chǎn)品持包容態(tài)度,給予其一定空間和時(shí)間來(lái)不斷完善。

同時(shí),也要重視電動(dòng)汽車?yán)锍虇?wèn)題,完善管理并提升技術(shù)水平。續(xù)駛里程是消費(fèi)者選擇電動(dòng)汽車的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo),如果實(shí)際續(xù)駛里程達(dá)不到或與宣傳里程差異過(guò)大,且使用過(guò)程中里程衰減過(guò)于嚴(yán)重,消費(fèi)者的里程焦慮將進(jìn)一步加大。這不僅會(huì)使電動(dòng)汽車喪失其使用成本優(yōu)勢(shì),也會(huì)讓消費(fèi)者質(zhì)疑產(chǎn)品性能,從而降低社會(huì)認(rèn)可度,不利于電動(dòng)汽車的大規(guī)模推廣。因此,電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程問(wèn)題應(yīng)該引起各方重視,并通過(guò)完善政策法規(guī)和提升技術(shù)水平等多種方式盡快解決,提升消費(fèi)者信心。

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加強(qiáng)事后監(jiān)管,完善工況法規(guī)

一是加強(qiáng)事后監(jiān)管制度。通過(guò)大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)及年檢等手段對(duì)車輛與電池等核心部件進(jìn)行檢測(cè),對(duì)與公告車輛差距較大或造假等企業(yè)進(jìn)行懲罰,比如負(fù)面清單或經(jīng)濟(jì)懲罰,切實(shí)保護(hù)消費(fèi)者權(quán)益。

二是加快中國(guó)工況的驗(yàn)證及導(dǎo)入工作,并完善測(cè)試環(huán)境及附件能耗等測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程。這樣不但能準(zhǔn)確評(píng)估電動(dòng)汽車能耗水平,為“雙積分”及其他財(cái)稅補(bǔ)貼政策提供準(zhǔn)確依據(jù),還可以讓消費(fèi)者更好地了解不同汽車產(chǎn)品的真實(shí)能耗水平,從而準(zhǔn)確評(píng)估電動(dòng)汽車可達(dá)里程和使用過(guò)程中的費(fèi)用。

三是加強(qiáng)儀表等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試及測(cè)試方法的研究,保證續(xù)駛里程的真實(shí)性與可靠性,減少由于顯示問(wèn)題導(dǎo)致的拋錨及安全問(wèn)題。

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完善標(biāo)識(shí)管理,正確引導(dǎo)消費(fèi)者

一是完善標(biāo)識(shí)管理,給予消費(fèi)者更多參考信息。在綜合工況續(xù)駛里程基礎(chǔ)上,結(jié)合權(quán)威機(jī)構(gòu)多種應(yīng)用場(chǎng)景的測(cè)試,在產(chǎn)品標(biāo)識(shí)中增加高溫空調(diào)制冷、低溫空調(diào)制暖、高速等典型場(chǎng)景的續(xù)駛里程,使消費(fèi)者能夠根據(jù)自身的駕駛環(huán)境及條件合理選擇產(chǎn)品,避免使用條件差異性導(dǎo)致的里程波動(dòng)過(guò)大問(wèn)題。

二是企業(yè)在宣傳時(shí)應(yīng)正確引導(dǎo)消費(fèi)者。企業(yè)及第三方平臺(tái)在產(chǎn)品宣傳時(shí),不能以60公里等速測(cè)試誤導(dǎo)消費(fèi)者。

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提升電動(dòng)汽車儲(chǔ)能及節(jié)能核心技術(shù)

一是提高動(dòng)力電池能量密度。提高磷酸鐵鋰、三元電池等當(dāng)前規(guī)模化應(yīng)用的動(dòng)力電池能量密度,同時(shí)對(duì)固態(tài)電池、鋰硫電池等新型電池、材料和工藝進(jìn)行研發(fā)和驗(yàn)證,在不增加電池載重基礎(chǔ)上,提升電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程。

二是提升電動(dòng)汽車及關(guān)鍵部件的節(jié)能技術(shù)。提升整車造型、關(guān)鍵部件輕量化及高效率驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)回饋系統(tǒng)等技術(shù)水平,減少電動(dòng)汽車行駛能耗;加快低溫電池、熱泵空調(diào)及關(guān)鍵耗能附件技術(shù)及應(yīng)用,提升電動(dòng)汽車能耗利用率。提升動(dòng)力電池循環(huán)壽命、生產(chǎn)一致性及系統(tǒng)管理水平(包括熱管理),降低電池容量衰減速度。

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創(chuàng)新運(yùn)營(yíng)模式,建立維保體系

一是構(gòu)建符合消費(fèi)者實(shí)際使用工況的里程服務(wù)。基于大數(shù)據(jù)及消費(fèi)者使用習(xí)慣、行駛目的,準(zhǔn)確分析電動(dòng)汽車實(shí)際續(xù)駛里程,為消費(fèi)者行駛及充電提供個(gè)性化服務(wù)。

二是因地制宜選擇推廣方案。根據(jù)運(yùn)營(yíng)和使用需要,選擇合理的電動(dòng)汽車技術(shù)方案,如通過(guò)快充與在線充電解決電動(dòng)公交續(xù)駛里程需求,通過(guò)換電方式解決電動(dòng)出租車對(duì)續(xù)駛里程的需求。

三是建立維保體系。在電動(dòng)汽車年檢制度還未實(shí)施的前提下,企業(yè)應(yīng)該建立電動(dòng)汽車維保方案,引導(dǎo)消費(fèi)者對(duì)動(dòng)力電池等關(guān)鍵部件進(jìn)行定期檢查和維修保養(yǎng),更換不達(dá)標(biāo)部件,避免由于關(guān)鍵部件性能下降導(dǎo)致的里程問(wèn)題。

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完善充電基礎(chǔ)設(shè)施布局

一是合理推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),合理規(guī)劃和優(yōu)化布局,推進(jìn)充電基礎(chǔ)設(shè)施互聯(lián)互通,利用財(cái)稅和非財(cái)稅政策調(diào)動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和運(yùn)營(yíng)商的積極性,為消費(fèi)者提供便捷的充電服務(wù),減少消費(fèi)者里程焦慮。

二是提升充電技術(shù)。加快快充技術(shù)、關(guān)鍵部件及配套設(shè)施的研發(fā)、改造和應(yīng)用,以及充電標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施,提升消費(fèi)者充電便利性,提高消費(fèi)者出行效率。

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