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全面解读电动汽车续航里程问题 320KM可满足多数人用车习惯

【aniolybiznesu网】(特约作者 朱玉龙)纯电动汽车受人关注的一个参数就是续航里程,这篇文章围绕续航里程来谈谈方方面面。对于纯电动汽车而言,不管国家的鼓励政策如何,能够决定一类产品是否能发展起来的关键因素,始终是消费者是否能够接受产品本身这一原则。

1)客户所期望的续航里程

从客户出发,我们可以将客户的需求和期望做一些分类,对于续航里程的问题可以分为:

a)满足消费者将纯电动汽车作为家庭唯一一辆汽车使用

满足消费者对家庭唯一车辆的期望是很难的,这不仅要满足上班、家庭旅行,应急使用等,根据抽样调研的结果,可以得到以下的基本数据:

80KM:可以满足每日的基本需求的数值,这个数值是大多数日每日的行驶距离,只有很少部分人认为这个数值可以满足他们的需求。主要的原因是,这个续航距离对于车辆的使用方法进行了严格的约束。

320KM:这个数据可以满足多数人的使用习惯,已经接近消费者对于燃油车的使用习惯。在这个数值上,续航里程对于消费者的使用约束变得宽松一些。

详解电动汽车续航里程

图1 消费者对于电动汽车续航里程的期望比例

从现实的消费者期望上来看,纯电动汽车只有达到一辆燃油车加满油的续航里程(越600KM)的时候,才能让消费者忘记这是辆电动汽车,忘记使用的约束限制。也就是可以满足周末出行,小长假和七日长假等节假日出行。

如图2所示,如果我们将消费者实际的车辆里程统计平均值与期望结合起来看,这些数据就是真实而客观的了。

详解电动汽车续航里程

图2 按时间分析对于中国消费者私人驾驶里程平均值排布

b)家庭第二台车辆,主要是满足主要成员单人上班使用

这种情况,是将上班需求作为主要考虑内容。很有趣的是,在通用汽车做沃蓝达提出EREV增程式这个区别于PHEV插电式混合动力的概念,主要的理由就是美国的日常上班通勤距离,本质上这两类车差异并不是那么大。如图3所示,这个距离由于统计上的意义。实际的消费者调研中,普遍具有分布性有地域性和时间性,只能作为设计的参考。这是由于上班通勤有一定的不确定性,比如紧急事件、临时使用等。

详解电动汽车续航里程

图3 消费者每日通勤距离统计

所以综合的来看,想要满足普通消费者的使用习惯,续航里程是越高越好的。

2)续航里程、电池电能和能耗

续航里程的现实性的需求,使得车厂为了满足这个需求需要配置与之对应容量的电池系统。与加大油箱不一样的地方在于,加大电池会有以下的困难:

1. 车辆成本提高:在纯电动汽车的BOM成本里面,电池是占了大头的,而电芯或者说电池模组的成本,是占了比较高的比例;加大电池容量直接面临的问题就是成本的提升。

2. 车重的提升:由于电池的重量与电池的容量的正比关系,加大容量也代表着车重也相应提高了。这不仅对电池的布置产生了较高的要求,对电池底盖和对整车的操控性(除直线加速以外的性能)影响更大。

3. 车辆车型和布置:如果把Tesla的电池包布置在小型车Smart上面是否可行呢,现实的情况是很难实现这个要求。为了满足ECER-100和相关碰撞要求,小型车存在一个最大布置容量;而且布置较大容量电池包的选择也只存在在底盘上。

4. 能耗的提高:如表1所示,由于电池容量的提升,所直接面临的问题就是每百公里的耗能是偏高的。

现实的问题还在于,消费者对于续航里程所引起的成本提升其实是没有感知的,也就是除了Tesla以外的车辆,在EPA界定的续航里程100~150KM,消费者是不会给出溢价。

表1 车辆 电池包 续航里程和耗能情况

详解电动汽车续航里程

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3)续航里程与使用差异

我们细致的来解读一下里程焦虑的含义,消费者在使用电动汽车的时候,会担心突然车辆在路上没有到达目的地之前就没电而引起的精神痛苦或忧虑。如前面所分析的那样,大部分的电动汽车的续航里程也就是在150KM以内,续航里程只能满足特定行驶要求而无法满足人们任意驾车旅行的距离要求的。而且很有趣的是电动汽车行驶里程取决于很多因素,对天气、路面条件、驾驶习惯、乘坐人数的敏感度要比传统汽车大得多。同样仪表盘上所显示的续航里程下,消费者实际可行驶里程数有很大的不确定性,在中国而言各种路况其实有很大的不确定性。

如下图4所示为三种不同的EPA工况,对于消费者而言,通常燃油车是高速更省油,而电动汽车是高速更费电。光是路况的实际影响,就使得仪表盘显示的续航里程存在偏差。

详解电动汽车续航里程

图4 EPA评价的集中工况

对电动汽车另一个影响就是气候,主要是夏天和冬天的影响。夏天的时候需要开冷空调,冬天的时候开冷空调,而且在寒冷气候的条件下,电池本身的放电的能力就会有一定的衰减,而为了让电池工作在比较适宜的温度,本身也需要一定的电能来维持电池的工作温度。

详解电动汽车续航里程

图5 空调的开启对应的里程衰减和电池能量消耗

所以综合来看,开不开空调不一样,不同的驾驶模式和工况也不一样,使得仪表盘上的续航里程数字对于用户而言显得没有用处。正常而言消费者能够接受的偏差+/-10%左右,而实际的数据往往可以到30%。这个误差使得消费者不得不对于续航里程存在焦虑情绪。

4)续航里程的显示误差

仪表盘上的续航里程是怎么来的,是根据车辆测试数据、电池状态(容量和SOC)综合得来的。而准确推测车载电池的可用能量是包含电池容量和充电状态(SOC)两部分,这个任务其实很困难,为什么会出现这么大的误差?这主要是因为,我们计算容量的的时候,是用间接的参量温度、电压、电流和时间,通过求解等效电路模型推测电池内部状态。本身建立的电池与模型之间存在差异,一般还需要结合模型和实际参数建立的数据进行综合推断。参数测量,特别电流测量,由于量程范围宽变化速度快,导致参数测量就有一定的误差。

一般而言,误差因素包括:

1. 电池容量误差:在100个循环以后,电池容量的衰减区域稳定,很多国外车辆并不是用BOL初期容量做参数,而是用稳定的容量来标定实际容量,但在寿命末期的EOL的容量衰减分布差异较大(考虑多车多单体差异)

2. SOC计算无法:由于V、I、T、t四个参量采集的差异,和计算算法与实际电池的差异

3. 温度差异:电池在不同的温度下,差异较大

纯电动汽车的出路

我个人对于纯电动汽车的判断,是需要革命性的电池推动还有充电网络系统的支持的。车用的动力电池,对安全、寿命、性能和成本这些方面都有比较苛刻的要求,单一方面的突破只能维持纯电动汽车边缘化角色,并不能将纯电动汽车变成替代传统汽车,甚至仅仅是搅局的角色。当然从另外一个因素,如果电池的性能提升和成本的下降,如每辆电动汽车可以标配80度电,提供400公里以上的续航里程,纯电动汽车还是会占据一席之地。不过理性的来看,现在的电池发展速度,排除政府的期望和政策因素,想要发展到与燃油车,甚至是与插电式车辆的高度,还是存在很大的困难的。所以我个人认为,目前纯电动汽车,确实只能用分时租赁这种商业模式来支持,想要在私人购买的领域内大举推广,让各个整车厂都扎堆开发高里程大电池包的方案,资源上有些浪费。

从某种程度来看,交通化电动化需要整个基础设施的支持。充电网络包括个人住宅(必须)、公共直流充电网络还有半公共区域如办公室的充电,只有充电网络提升,整个对电动汽车支持的基础设施全方面提升,才会让消费者慢慢摆脱对续航里程的需求,变大电池为小电池。如下图6所示,其实对每个消费者而言,只要办公场所能充电,对其使用的信心就会提振一些。

黑线是办公室停车场无法充电。

蓝线是美国Level 1充电,110V单相12A 为1.2KW充电

红线是美国Level 2充电,240V两相16A 约3.3KW充电

详解电动汽车续航里程

图6 美国某实证下办公室充电对续航里程的影响

参考文件

1) 德勤 蓄势待发:消费者会否助力电动车浪潮?中国调查结果

2) 百人会 PPT

3) Evaluation of Air

Conditioning Impact on the Electric Vehicle Range and Li-Ion Battery Life

4) Clean Transportation Program

Workplace Charging & Workplace Charging

来源:aniolybiznesu网

作者:朱玉龙

本文地址:https://aniolybiznesu.info/kol/39193

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