油耗的高低,表面上是每次加油省个几十块钱,背后却有车企花费数十年和数千亿去争取提升1%的热效率;同理,电耗的高低,表面上不过是多几块钱的电费,事实上,它涉及到一个能耗效率的问题,直接反映一个新能源车企的真实三电水平。
以下排名虽不能说绝对意义的严谨,但仍旧非常有参考意义

其实电耗和油耗大同小异,即使电池、电机、电控取代了发动机和变速箱,但是『对能源的最大化利用』一直是车辆设计亘古不变的核心课题,尤其当电耗与电动车的续航密切相关时,这个关系就愈发重要了。

到底什么在决定电耗呢?我们一点点展开说。
动力电池,容量与重量是两个决定因素,它们之间的关系也催生了能量密度这个概念。
先说容量。现在的车企,为了让宣传海报更好看,疯狂热衷于数字游戏,粗暴地堆砌更大的电池,只为了获取更高的续航成绩,但是电池越大并不是越好,达到一个临界点之后,危险性和成本都会升高。
再说重量。它和容量密切相关,越大容量电池通常也越重,但是重量越大,就有越多的电能被用于拖动电池而做功,能源综合效率就降低了。
也就是说,一旦电池的容量和重量超过某个极限,继续加大就是帮倒忙。所以现在的技术突破口就落在电池的能量密度上:在保证同样电池容量下,能量密度大的电池将更轻,那么能耗自然也更低,续航也会更长。
主流厂商中,除了比亚迪有能力自产电池,其余大部分都是采用宁德时代的解决方案,剩下还有国轩高科、孚能科技、比克电池等同质化的PAC,这一点没有太多的讨论空间,采购就是了。
就像燃油车往前开,需要从油箱导出汽油,然后通过发动机与变速箱的配合,将燃油的化学能充分转化为机械能,给车辆做功。电动车也需要将电池中的电能,通过电机充分转化为机械能。
为了避免大家觉得技术化的内容过于枯燥,下面的内容尽量精简地表达,可能会有不完善的地方,大家可自行补充知识点。
在电机层面,决定电耗的因素,一个是电机的数量、另一个是电机的取向(功率、种类)。首先电机的数量这个很好理解,搭载多电机的四驱车型,电耗往往都比单电机车型要高,这里就不赘述了。
主要说说电机取向。目前主流车型的电机技术主要有两类:永磁同步电机和感应异步电机。来看看它们的结构图。
永磁同步电机的优点是能量转换率高、功率稳定、低速节能,适用于高低转速变化的复杂工况,缺点是成本较高、温度变化会导致退磁(性能降低);
感应异步电机的优点是高转速性能好、成本低,没有退磁问题,缺点是体积大、重量大、能量转换率偏低,且复杂工况下能耗较高。
早期性能取向的电动车,大多使用了感应异步电机,如特斯拉Model X、Model S、蔚来ES8等,但市场决定了技术走向,就像涡轮淘汰大排量自吸一样。在能耗效率更有优势的永磁同步电机,已经成为市场的绝对主流,而性能更强劲的感应异步电机,因为电耗过高现在已经比较少见了。
拿到供应商提供电机,接下来就是考验车企自身对电机的调校水平。而电机与电控各自的特性与合作默契度,决定了车辆的性能、电耗甚至行驶质感。如果把电池比作人的身体能量,电机比作人的四肢,那么电控就是人的大脑。
影响能耗效率的关键钥匙——就是电控。这里的影响不仅仅是指电耗的高低、也包括电耗的稳定性。
许多人会以为电池放电、电机做功,汽车就可以跑了,那你有想过车辆在面对不同操作指令、面对不同的道路环境时,是如何应对的吗?
相较于传统燃油车,电动车增加了电池组、驱动电机、变速箱(减速器)、动能回收系统等等,如果再加上自动驾驶和增程系统的话,要是没有合理的电控系统,那可想而知是怎样一盘散沙。
电池和电机决定了一辆车的硬件水平,电控决定了一辆车基于这样的硬件能做出什么样的实际表现。
这里花30秒快速讲解一下电控的原理:目前电动车上的电控系统主要分为三大模块,一是电池控制系统(BMS)、二是驱动控制系统(MCU),三是决策控制系统(VCU),后者包括前者的综合控制。
其中,BMS负责控制电池模组,包括电池输出控制、电量均衡分配、以及电池保护、充电管理、热管理等等;MCU负责电流转换,行驶指令,功率单元控制,电机扭矩、转速等等;VCU负责接受车内驾驶信号如档位、踏板、车辆动态(混动系统将加上APU的辅助),如果未来将搭载自动驾驶,这些决策信息也都将由VCU处理。
一个高效的电控系统,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,还要保护日常使用时电池和电机的安全性。
如果说电池和电机就算买成套的解决方案也无关痛痒,那电控作为电动车的核心技术,直接决定了一家车企的技术水平高低。我们看到的电动车能耗效率低、能耗稳定性差,很大程度上就是因为电控研发水平不过关。
低风阻造型和轻量化结构同样会影响电耗水平,它们在燃油车时代就已经作为节油的一个重要参考了。
一个公式:空气阻力=(1/2)×空气阻力系数×空气密度×迎风面积×(车速²)。高速行车,空气阻力将与车速的平方成正比。这一点放在电动车上就很可怕了。
举一个栗子来说,Model S的风阻系数是0.24,正向面积约为2.34㎡。据Car and Driver的一项测试显示,Model S在风洞测试中,时速保持在112km/h时,服空气阻力做功约为10.44kw。
这个时速下,Model S的功率输出一般在40kW左右,也就是说,这时为了克服风阻就耗费了1/4的动力。当时速达到160km/h时,功率输出一般在60kW左右。此时Model S克服风阻做功约合31.32kw,占据动力输出的一半!
电动车的动力来自于锂电池中存储的电能,更高的速度需要更大的电机功率,同时车速提升导致风阻增加,电动车为克服阻力而前进,所需要输出的功率也越高,进而电量消耗越快。据未经证实的研究表明,风阻系数每降低0.01,电动车每百公里可增加3-6公里的续航。
大家看到的封闭式格栅、隐藏式门把手、虚拟后视镜,一方面是为了好看,另一方面也是为了尽可能地降低风阻。
说完电耗问题,我们再来看看充电的问题

要给新能源汽车充电自然离不开充电桩/站,无论从家庭装的慢充桩、公共类的快充装、还是正在铺装的超级充电桩,从7KWH、30KWH、40KWH、60KWH、120KWH、250KWH不等,每一次充电技术的提升都表示汽车电池的电芯技术能够在单位时间内接收更多的能量储备。
对应的建设和运营充电桩\站的企业就提出更高的要求,在变压设备扩容,桩体升压,智能匹配以及软件交互等升级和运维等问题就显得尤为突出。
毕竟
军马未动,粮草先行
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