續(xù)航從400公里到500公里花了3年4個(gè)月,從500公里到700公里只用了一年。
“里程恐懼”恐怕成為歷史名詞。
工信部申報(bào)數(shù)據(jù)顯示,計(jì)劃4月15日上市的小鵬P7后驅(qū)超長(zhǎng)續(xù)航版NEDC續(xù)航里程706公里,將成為首款續(xù)航里程超過(guò)700公里的量產(chǎn)電動(dòng)車,也是第一款續(xù)航里程超過(guò)特斯拉的電動(dòng)車。
超700公里,這對(duì)幾年前的電動(dòng)車來(lái)說(shuō)是不可想象的。在新能源技術(shù)日新月異的2020年,你是否還能想起中國(guó)首批電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程是多少?你是否能想起首款續(xù)航達(dá)到600、500、400、300公里的都是什么車型?
我國(guó)從2010年開始實(shí)施新能源汽車補(bǔ)貼政策補(bǔ)貼政策,大力推進(jìn)新能源汽車的發(fā)展,但由于技術(shù)和成本的原因,2010-2015年期間的電動(dòng)車車型少、續(xù)航短、成本高。
2011年,汽車商業(yè)評(píng)論記者曾采訪過(guò)多位國(guó)內(nèi)首批電動(dòng)車私人用戶,包括上海安亭汽車城員工和MINI E純電動(dòng)中國(guó)路試車主。
當(dāng)時(shí)幾款車的續(xù)航里程:奇瑞瑞麒M1-EV 150公里,力帆620純電動(dòng)160公里,眾泰EV200公里,MINI E 224公里。那時(shí)的續(xù)航里程并非都是 NEDC里程,有的車型的參數(shù)表中直接標(biāo)明“最大續(xù)航里程”。
之后,更多純電動(dòng)車型陸續(xù)上市,續(xù)航里程慢慢提升至200~250公里。
首款續(xù)航達(dá)到300公里的電動(dòng)車是2014年3月上市的比亞迪e6,而且以后5年里,首款續(xù)航突破400公里、500公里的車型仍然被比亞迪壟斷。直到2019年10月才出現(xiàn)了第二個(gè)續(xù)航里程突破整百大關(guān)的品牌:廣汽新能源。小鵬成為第三個(gè)突破記錄的品牌。
以下是首款突破400公里、500公里、600公里、700公里續(xù)航車型的相關(guān)信息匯總表。
能看出續(xù)航里程從400到500公里用時(shí)最久——3年零4個(gè)月,從500+到600+只用了7個(gè)月,600+到700+只用了6個(gè)月,如果沒(méi)有疫情,應(yīng)該只用5個(gè)月。
照這個(gè)規(guī)律推演下去,續(xù)航里程突破800公里豈不是在2020年內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)的?
讓我們一一回顧這些續(xù)航里程上的里程碑車型,以及當(dāng)時(shí)的中國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)狀況,會(huì)發(fā)現(xiàn)一些有趣的東西。
突破400公里——比亞迪e6 400
2015年5月,在工信部第四批免征車輛購(gòu)置稅的新能源汽車車型目錄中,比亞迪e6一舉把續(xù)航里程從300公里提高到了400公里。
2015年11月,比亞迪e6 400上市,成為國(guó)產(chǎn)電動(dòng)車中首款實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的工況續(xù)航里程400公里的車型。
該車型在保持重量少許增加的前提下,用磷酸鐵錳鋰電池替代磷酸鐵鋰電池,提升電池能量密度,實(shí)現(xiàn)了續(xù)航里程的大幅提升,從300公里提升至400公里。
車輛搭載磷酸鐵錳鋰電池,電池容量為82千瓦時(shí),能量密度達(dá)到150瓦時(shí)/公斤,成本約1500元/千瓦時(shí),而當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)車用鋰電池成本普遍在2000元/千瓦時(shí)左右。
相對(duì)于磷酸鐵鋰電池,磷酸鐵錳鋰電池正極材料具備高電壓、易管理、高體積密度、高循環(huán)壽命、高安全性、低成本和低溫性好等優(yōu)勢(shì)。e6 400電池容量增加了19千瓦時(shí),但整體電池質(zhì)量反而減重50公斤。
為了在電池放電效率與穩(wěn)定性上進(jìn)行平衡,比亞迪e6 400采用新的電池控制系統(tǒng)以及全新的水冷散熱系統(tǒng)。雖然采用與老款e6相同的防凍液,但是在電池組件內(nèi)部通過(guò)增加散熱鰭片和全覆蓋的水道,用以保證電池工作的穩(wěn)定性。
突破500公里——比亞迪唐EV 600
比亞迪e6 400的續(xù)航冠軍保持了很長(zhǎng)一段時(shí)間。
2016年3月,財(cái)政部公布發(fā)布了《關(guān)于2016-2020年新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政支持政策的通知》,其中提到2017-2020年除燃料電池汽車外其他車型補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)退坡,并把續(xù)航里程、電池能量密度等指標(biāo)和補(bǔ)貼額度直接掛鉤,從側(cè)面鼓勵(lì)車企增加續(xù)航里程,以增強(qiáng)新能源車的吸引力。
2016年9月新能源汽車騙補(bǔ)被曝光,政府提高了新能源汽車的準(zhǔn)入門檻。到了2017年,新能源車補(bǔ)貼政策大幅退坡,政策導(dǎo)向迫使電動(dòng)車廠商轉(zhuǎn)向了研發(fā)生產(chǎn)長(zhǎng)續(xù)航車型。主流電動(dòng)車開始進(jìn)入400公里時(shí)代,北汽、比亞迪、江淮、吉利等多家自主品牌車企都突破了續(xù)航400公里大關(guān)。
到了2018年12月,在工信部第二十二批免征車輛購(gòu)置稅的新能源汽車車型目錄中,出現(xiàn)了兩款續(xù)航里程突破500公里的產(chǎn)品,一款是東風(fēng)風(fēng)神E70,一款是比亞迪的唐EV600。
綜合續(xù)航里程508公里的東風(fēng)風(fēng)神E70 600上市時(shí)間是2019年9月,而綜合續(xù)航里程520公里的比亞迪唐EV 600是2019年3月上市的,后者成為首款續(xù)航里程突破500公里的車型。
比亞迪唐EV 600不再使用磷酸鐵鋰電池,而搭載了比亞迪自研的NCM622電芯(鎳鈷錳酸鋰電芯,正極材料用60%的鎳、20%的鈷和20%的錳),電池組總?cè)萘繛?2.8千瓦時(shí),能量密度達(dá)到了161瓦時(shí)/公斤,電池成本接近1500元/千瓦時(shí)。
由于采用大容量方形鋁殼電池單體成組方案,電池單體容量達(dá)135Ah,減少了大量殼體材料重量,比上一代能量密度140瓦時(shí)/公斤的電池輕了77公斤。
除了超大容量電池組,基于全新e平臺(tái)打造的比亞迪唐EV 600還采取了多方面的措施來(lái)增加續(xù)航里程,比如集成了智能電池溫控系統(tǒng),采用多重保溫隔熱設(shè)計(jì),減少電池因受高低溫造成的容量損失;還有將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)、電控和變速器高度集成,并采用輕量化的車身設(shè)計(jì)、以及低風(fēng)阻的輪轂的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了0.33cd整車風(fēng)阻系數(shù)等。
突破600公里——廣汽新能源Aion LX
就在比亞迪唐EV 600上市當(dāng)月,2019年3月26日,財(cái)政部官網(wǎng)公布了《關(guān)于進(jìn)一步完善新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》,在縮小補(bǔ)貼范圍的同時(shí),進(jìn)一步提高了新能源汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)能量密度要求、新能源汽車整車能耗要求和電動(dòng)乘用車的續(xù)駛里程門檻。
雖然政策沒(méi)有新的變化,但補(bǔ)貼金額已經(jīng)下降到2萬(wàn)元或以下,總體占成本比重越來(lái)越低,對(duì)車企的影響也越來(lái)越小。車企不再追求高補(bǔ)貼,而是努力推出真正有競(jìng)爭(zhēng)力的車型,迎接與全球車企一起角逐的無(wú)補(bǔ)貼消費(fèi)時(shí)代。
繼比亞迪EV 600之后,比亞迪秦Pro EV、小鵬G3、騰勢(shì)X純電版等多款車型的續(xù)航里程在2019年突破了續(xù)航500公里大關(guān)。
2019年8月30日工信部公布的第二十六批免征車輛購(gòu)置稅的新能源汽車車型目錄中,我們看到了續(xù)航里程達(dá)到650公里的廣汽新能源Aion LX。
純電動(dòng)汽車續(xù)航從突破400公里到突破500公里花了3年4個(gè)月,從突破500公里到突破600公里只用了7個(gè)月。2019年10月17日,廣汽新能源Aion LX 80上市,實(shí)現(xiàn)了續(xù)航600公里的突破。
Aion LX采用了寧德時(shí)代最新的NCM811電芯(鎳鈷錳酸鋰電芯,正極材料用80%的鎳、10%的鈷和10%的錳),電芯能量密度約為234瓦時(shí)/公斤,電池組容量是93千瓦時(shí),能量密度為180瓦時(shí)/公斤,在目前中國(guó)品牌量產(chǎn)純電動(dòng)車中較為領(lǐng)先。
現(xiàn)階段,電動(dòng)車40%的BOM(Bill of Material,物料清單)成本由動(dòng)力電池系統(tǒng)構(gòu)成,動(dòng)力電池BOM成本的40%由正極構(gòu)成。隨著鎳含量的升高、鈷含量的降低,可以讓811三元鋰電池的正極材料成本減少15%。
據(jù)真鋰研究提供的數(shù)據(jù),811三元鋰電池正極材料的價(jià)格則是16.6萬(wàn)元每噸。據(jù)中國(guó)科學(xué)院歐陽(yáng)明高士院在“中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)”的年會(huì)論壇上透露, 811三元鋰電池的成本,即便是特斯拉恐怕也要1000元/千瓦時(shí)甚至更高,普通的新能源車企也許要到1200元/千瓦時(shí)。
由于811電芯的正極材料熱分解溫度僅為120攝氏度,相比其他三元鋰電池的200攝氏度以及鐵鋰電池的700~800攝氏度相差甚遠(yuǎn),因此帶來(lái)了電池?zé)岱€(wěn)定性變差,循環(huán)壽命變差,倍率性能變差一系列弊病,需要生產(chǎn)技術(shù)和工藝指數(shù)級(jí)的提高。電池集成到車上后,對(duì)BMS電池管理系統(tǒng)以及電池組防護(hù)性能都提出了更高的要求。
廣汽新能源除了強(qiáng)化Aion LX的BMS電池管理系統(tǒng)(監(jiān)控、充放電、熱管理),還加強(qiáng)了電池組殼體的強(qiáng)度,并把電池組下殼體設(shè)計(jì)成雙層結(jié)構(gòu),以保證在安全前提下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)續(xù)航。
突破700公里——小鵬P7
當(dāng)811三元鋰電池在2019年成功應(yīng)用量產(chǎn)后,愛馳U5、吉利幾何A、蔚來(lái)ES6等多款車型也裝備了811三元鋰電池。
電動(dòng)車?yán)m(xù)航逐漸趕超燃油車的現(xiàn)狀,也讓市場(chǎng)和消費(fèi)者對(duì)于電動(dòng)車有了更多的遐想空間,新能源汽車的制造商開始向更高的目標(biāo)進(jìn)發(fā)。
2020年3月13日工信部公布的第三十批免征車輛購(gòu)置稅的新能源汽車車型目錄,出現(xiàn)了續(xù)航里程達(dá)706公里的小鵬P7。
這款將于4月上市的車型搭載了寧德時(shí)代新一代811電芯,采用全鋁箱體、SMC復(fù)合材料等輕量化技術(shù)打造的方形電池組,電芯額定能量80.87千瓦時(shí),能量密度達(dá)170瓦時(shí)/公斤。
小鵬P7通過(guò)精細(xì)化設(shè)計(jì)的智能熱管理溫控系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)-30℃~55℃超寬溫度使用范圍;高性能三合一電驅(qū)系統(tǒng)全球率先搭載德國(guó)英飛凌950IGBT模塊,可持續(xù)40s向電機(jī)輸出580A大電流;采用實(shí)時(shí)精確的溫估算技術(shù),有效管理IGBT核心溫度;配備大扭矩水冷減速器,國(guó)內(nèi)首創(chuàng)外置冷卻水道。
整套電驅(qū)系統(tǒng)體積僅18.6升,功率密度達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先的2千瓦/公斤;通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化匹配,電機(jī)系統(tǒng)最高效率大于95%,NEDC綜合工況效率大于85.5%。
為了增長(zhǎng)續(xù)航里程,小鵬P7采用了流線型轎跑車身,通過(guò)主動(dòng)式前格柵、半隱藏式雨刮設(shè)計(jì)、隱藏式電動(dòng)門把手、低風(fēng)阻外后視鏡、精細(xì)的尾部設(shè)計(jì)以及車身底部平整化布置,將車身風(fēng)阻系數(shù)降至0.236Cd。風(fēng)阻系數(shù)對(duì)于續(xù)航里程非常關(guān)鍵,以P7為例,風(fēng)阻系數(shù)每降低0.01Cd,NEDC綜合續(xù)航里程將增加約8公里。
在短短的一年時(shí)間里,電動(dòng)汽車的續(xù)航里程極限從500公里暴漲到了700公里,一方面是來(lái)自政策的壓力,補(bǔ)貼的退坡讓新能源汽車被迫“斷奶”,要在沒(méi)有財(cái)政補(bǔ)貼的情況下直面燃油車的競(jìng)爭(zhēng);另一方面是來(lái)自新能源車自身技術(shù)發(fā)展的需要,續(xù)航能力的突破者將直接影響消費(fèi)者對(duì)于電動(dòng)汽車的使用體驗(yàn),從而影響人們對(duì)電動(dòng)汽車的接受程度。
誰(shuí)是首款800公里車型?
回顧續(xù)航里程的進(jìn)步過(guò)程,我們可以發(fā)現(xiàn)中國(guó)電池技術(shù)的進(jìn)步和整個(gè)新能源汽車行業(yè)的進(jìn)步。
在400公里階段,自己掌握電池技術(shù)的比亞迪長(zhǎng)時(shí)間領(lǐng)先,因?yàn)樗绕渌噺S更懂得如何將電池的功效發(fā)揮到更大。
到了500公里階段,最先上市的比亞迪沒(méi)有再用自己最拿手的磷酸鐵鋰電池,而是用了自研的三元鋰電池,之所以能最早推出超過(guò)500公里的車型,應(yīng)該還是和比亞迪電池是自家生產(chǎn)有關(guān),因?yàn)樵陔姵氐钠ヅ洹⑸a(chǎn)工藝上比別家效率更高。
到了600公里以上階段,高鎳811三元鋰電池在性能上已經(jīng)明顯占優(yōu),而且電池都是來(lái)自供應(yīng)商,不再是獨(dú)家所有,在電池的功能差不多的情況下,就要拼其他影響續(xù)航的因素,比如車身重量、電池管理、風(fēng)阻系數(shù)等,從設(shè)計(jì)時(shí)就要開始考慮如何節(jié)電增效。誰(shuí)能把這點(diǎn)做到極致,就有可能搶占先機(jī)。比如小鵬就在電池容量少、能量密度低的情況下,率先突破了700公里。
再往后,如果電池性能沒(méi)有質(zhì)的突破,那么提升續(xù)航里程就只能在其他方面下功夫了,最簡(jiǎn)單的是改進(jìn)車輛的節(jié)能效果,比如在上述車身設(shè)計(jì)、減重、電池管理方面挖潛;較復(fù)雜一些的是改進(jìn)電池封裝形式,比如CTP封裝,僅改變生產(chǎn)工藝,在不提升電池性能的前提下提升整車?yán)m(xù)航里程;再?gòu)?fù)雜一些就是改進(jìn)現(xiàn)有電池材料配方,比如四元鋰電池,但這種方式后續(xù)要重新解決電池一致性、耐用性、安全性一系列問(wèn)題,需要比較長(zhǎng)的時(shí)間。
800公里車型什么時(shí)候出現(xiàn)?續(xù)航里程的極限在哪里?
在2020年電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇上,中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)副理事長(zhǎng)歐陽(yáng)明高公開表示,目前電動(dòng)車廠商需要關(guān)注的問(wèn)題不再是續(xù)航里程,而是車輛安全和充電焦慮。
北汽集團(tuán)董事長(zhǎng)徐和誼也認(rèn)為,續(xù)航里程不是越長(zhǎng)越好,“續(xù)航里程600公里電池是300公里的2倍重,空轉(zhuǎn)不說(shuō),電池自重加大,對(duì)輪胎的磨損會(huì)加劇,另外運(yùn)營(yíng)成本也會(huì)大幅度提升。我們通過(guò)多方面的綜合因素來(lái)算,續(xù)航里程300公里足夠了。”
一些新能源企業(yè)內(nèi)部人士表示,500公里的續(xù)航里程是純電動(dòng)車的分水嶺,超越這一數(shù)據(jù)后,電動(dòng)車的續(xù)航里程將與燃油車相差無(wú)幾。
不過(guò),問(wèn)題的關(guān)鍵在于,電動(dòng)汽車標(biāo)稱的續(xù)航里程,哪怕是NEDC續(xù)航里程,和實(shí)際行駛里程有一定誤差,而且這種誤差會(huì)根據(jù)天氣、路況、行駛速度甚至電池管理系統(tǒng)等因素變得不確定,你很可能無(wú)法明確知道車還能走多遠(yuǎn),這也是目前續(xù)航里程焦慮的主要問(wèn)題。
這種焦慮可能會(huì)隨著充電設(shè)施的合理分布、充電時(shí)間的縮短而減輕,但在目前,多數(shù)人感覺(jué)在保證安全的前提下,還是車輛續(xù)航里程長(zhǎng)一些更踏實(shí)。
還需要?dú)淠堋⒐虘B(tài)電池嗎?
續(xù)航里程之所以能在5年內(nèi)翻倍,主要得益于電池技術(shù)進(jìn)步和成本下降。
目前電池廠商的增程降本主要是從兩方面入手,一方面是改良電池的制造工藝,一方面是對(duì)電池材料進(jìn)行革新改良。
制造工藝方面,CTP(Cell to Pack)技術(shù)成為新方向,把電芯直接集成為電池包,省去了中間模組環(huán)節(jié)。目前CTP有兩種技術(shù)路線,一是采用完全無(wú)模組方式,二是以大模組替代小模組的方式。
比亞迪的“刀片”電池屬于前者。首款搭載這種電池技術(shù)的比亞迪漢純電版將在今年6月上市。
后者的代表企業(yè)有寧德時(shí)代、特斯拉、蜂巢能源等。北汽已經(jīng)宣布將在其電動(dòng)車EU5上采用寧德時(shí)代CTP電池包。
電池材料革新方面也一直在進(jìn)步。三元鋰電池正極材料中的鈷是影響電池成本的重要因素,特斯拉一條“無(wú)鈷,不代表一定是磷酸鐵鋰”的新電池消息,引發(fā)了行業(yè)無(wú)限遐想。鎳錳酸鋰電池、鋰硫電池、鋰空氣電池等“無(wú)鈷”電池都在研發(fā)中。
3月4日通用汽車與LG化學(xué)一同推出的新電池Ultium在正極材料鎳鈷錳中加入鋁,提高能量密度和安全性,同時(shí)通過(guò)降低鈷含量進(jìn)一步拉低成本,預(yù)計(jì)2021年量產(chǎn)。
國(guó)內(nèi)電池企業(yè)中,蜂巢能源2019年7月發(fā)布的NCMA四元鋰電池也將在2021年量產(chǎn)。
如果鋰離子電池照這個(gè)趨勢(shì)下去,氫能、固態(tài)電池是否還有存在的必要,將打上一個(gè)大大的問(wèn)號(hào)。
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