引言:今后到 2022 年年底的新能源汽车补贴政策终于明确,过渡期结束以后补贴标准在上一年基础上退坡 10%、20%、30%。而续航里程和能耗两方面做了更新的要求。目前来看,从政府管理的角度和消费者的需求,都在推动对高续航和低能耗的要求。核心是在整车层面,通过尽可能少的电池来达到最优的续航。本文将探讨一下续航里程的影响要素。

 

01 续航里程的补贴和消费者的需求

 

续航里程导向型从续航里程来看,政府主管部门一直在推动续航里程的增加,补贴的门槛从 2015 年开始就是在不断提升特别是 2018 年实行的补贴对长续航里程的车辆还提高了。今年的情况开始继续往下降, 300-400 公里的可以拿到 1.62 万元补贴,大于 400 公里的可以拿到 2.25 万元补贴,都比 2019 年降低了 10%。

 

图 1 国家补贴的续航里程需求 

 

补贴显著影响的变化能耗的要求,随着对于电动汽车能耗水平的要求进一步提升,想要获得 1.1 倍补贴的车型是少数,很多车型只能满足 1 倍的系数,修订加大了对于整车企业的要求。

 

图 2 新能源汽车的能耗限制 

 

在消费层面来看,目前核心纯电动汽车,具有一票否决权和比较电动汽车最关键参数是电动汽车的续航里程。这个续航里程是指汽车在动力电池完全充电(仪表盘充满的情况下)的状态下,以一定的行驶工况(类似 60 公里等速、NEDC、WLTP),连续行驶的最大距离。从总体来说,这个数值也成为新能源汽车开发时,根据车型定位、市场销售及同级别车型的情况确定汽车的续航里程,作为一个标杆关键参数。

 

从细致的划分来看,影响纯电动汽车的续航里程可分为三方面整车、动力系统和优化三大块。整车主要是涉及到车辆的整体设计,如车辆的空气动力特性(风阻、整车车身精度)和整车重量和滚阻等等;动力系统主要设计电池的容量和特性;电机和逆变器特性还有整车能量管理策略特别是能量回收的特性;最后就是整车的优化,根据动力总成、空调能量管理和附件能量管理,做一个细致的优化,在电控层面做出平衡,在动力特性和能耗特性上做调整,并保证全生命周期的特性的相似性。

 

这个续航里程从用户角度来看,是和用户使用和环境有关系。这由于是工况依赖(基于工况的测试,与现实的每个驾驶者的操作和道路情况就存在很大的依赖性,存在一定的偏差),也和环境温度变化有关,所以不同的客户不同的载重,在不同的道路。

 

图 3 整车企业在不同层级对于续航里程的整车特性的追求 

 

02 整车性能方面的续航影响要素

        

整车性能层面,与续航里程有关系的因素。纯电动汽车在行驶过程中所受到的阻力越大,用于克服阻力而消耗的蓄电池电能就越多,相应的续航能力就越差。汽车行驶阻力主要包括滚动阻力、空气阻力、加速阻力及坡度阻力。汽车行驶过程中会受到来自滚动、空气阻力、加速和坡度等多方面的因素影响。

 

减小空气阻力对于提高纯电动汽车的动力性以及续航能力都有重要作用。对于空气阻力,可通过改进车身流线来降低空气阻力系数和减小迎风面积,进而降低整车空气阻力。风阻系数可以用来评价不同的车辆,速度下风阻系数大的汽车阻力就大,消耗功率大,反之车阻力就小,消耗功率也小。风阻系数小的意义在于,其它条件不变的条件下,纯电动汽车的耗电量会小一些,或者相同耗电量下速度快一些。在这个里面,和三电有关的就是电池系统的高度,电池系统的高度对于整车的高度和整车的风阻系数是有直接的关系的。

 

图 4 整车流线图 

 

实际行驶过程中,除了空气阻力之外,滚动阻力也是一直存在的,减小滚动阻力对减小整车能耗尤为重要。在这里,减少电动汽车的整备质量,提高电池能量密度,在电池和驱动方面做轻量化的意义,最终的也是反映在滚动阻力上面的。一个电池系统不同的能量密度,从 140Wh/kg 到 180Wh/kg,电池越大对于整车的能耗关系也越大。

 

图 5 车辆速度和滚动阻力系数

 

小结:在做高里程的车辆的时候,堆电池不是一个办法,在一定的电池量的条件下,尽可能降低能耗,把里程做起来是目前车辆直观的工程诉求。如果这个续航里程能经得起用户使用的实践不虚,是一款车的核心竞争力。