电动车的高配,一般是指动力性高配,单电机与双电机的区别;也包括智能化、豪华方面的配置。这些都可能导致能耗增加、续航降低。
一、动力性与经济性的权衡
电动汽车最直观的高低配就是单电机与双电机的区别。例如:
- 特斯拉Model 3/Y: 单电机后驱版的零百加速在6秒以上,续航相对更长;双电机四驱版零百加速在3-5秒之间,续航相对较短。然而,特斯拉车型不同电机版本,电池容量往往也不一样,不太方便对比续航。
- 小鹏P7:同样的80.9kWh电池,单电机版零百加速6.9秒,NEDC续航670公里;双电机版零百加速4.3秒,NEDC续航562公里。
- 比亚迪汉:同样的电池大小,单电机版零百加速7.9秒,续航605公里;双电机版零百加速3.9秒,续航550公里。
可以观察到:高配车型的续航相对较短的现象也非常普遍。原因大体上有3点,前2点比较容易理解,咱们先讲前2点。
1. 双电机增加了重量
显而易见,双电机版本要重一些。例如:
- 小鹏P7: 单电机版整备质量1935公斤,双电机版2060公斤。车重了6.5%,续航少了16.1%。
- 比亚迪汉:单电机版整备质量2020公斤,双电机版2170公斤。车重了7.4%,续航少了9%。考虑到双电机版采用了SiC技术,提高了约5%续航,剔除这一因素后,二者的续航差异应该在15%左右。
大家有没有留意到一个现象: 车重增加的不算多,但续航减少很明显!区区120-150公斤(不全是电机重量,高配版本也会增加一些配置,比如P7四驱还有电磁悬挂),也就是两个成年人的体重,平时车里多坐两个人,也没觉得续航降低这么明显啊!
实际上,考虑汽车动力学方程中的摩擦阻力与车重相关、风阻与车重无关,正常来说应该是车重增加5%,续航减少3%才对啊!
请注意,下面公式的最后一项风阻与车重无关。
如此看来,车重增加并不是高配车型减少的最主要因素。
2. 双电机改变了驾驶习惯
从油车换电车之后,99.99%的司机驾驶习惯都会倾向于「榨干每一滴动力性」,原因如下:
- 动力平民化:油车的平民车型,别说零百3-5秒了,6秒的也很少见啊!努努力,就算开上了百万豪车,动力性有了,司机也不一定敢踩 —— 万一撞了,代价不一样。电车不一样,白菜价的动力性,飞入寻常百姓家,撞了修也不心疼。
- 响应极丝滑: 开快车、慢车,其实并不取决于司机胆子大小,而是他的神经系统需要多久来适应车子的响应曲线。油车的高延迟、非线性、顿挫,像是一个高阶非线性系统,司机适应起来没那么容易,没那么有信心,就不敢开快。不信你到海南看一看,那些租保时捷911的,时速100都开不到。不像电车,不管8秒还是3秒,开个几小时就可以「人车合一、放飞自我」。
- 电费不要钱:当你深踩油门时,意味着很可能马上就要踩刹车,很耗油。9元/升的油价印在你的脑海里,使你的脚不自觉地变得温柔。而一想到0.33元/度的电费,我就情不自禁地想把电门踩到底才爽,你看我的车,才6万公里轮胎都磨成啥样了……
- 四驱的增益:双电机版本是天然的四驱,对操控有天然的增益,会让你开得更猛一些。如果是油车要四驱,目前还没听说过双发车型,由一个发动机将动力传输到前后轮,那得加钱了。
- 电车噪音小:电车一脚下去开到100km/h了,还没感觉。保时捷911发动机声音传遍整条街,吓得赶紧松油门,一看时速才80km/h。
也就是说,高配电动车型会让你的驾驶习惯倾向于:高速行驶、急加速频繁制动,这都会进一步降低续航。当然,我们也要意识到,这种驾驶习惯本身就会带来更好的体验,而且由「尽量把车开慢以更安全」转变为「精准控制车道位置以更安全」之后,驾驶安全会得到提升而不是下降。
值得注意的是,驾驶习惯影响的只是真实续航的扎实程度,并不会影响工信部公布的「综合续航」数据。因为「综合续航」都是通过驾驶工况来测试的,已排除了不同驾驶习惯的影响。
3. 双电机的额外损失
比亚迪汉与小鹏P7的双电机版,采用的是前后双永磁同步电机。永磁同步电机,顾名思议,里面有一个永磁体,它有优势,也有劣势:
- 优势:因为是永磁体,不需要电的激励就可以产生磁场,省电。
- 劣势:因为是永磁体,在空转、高速旋转等需要削弱磁场的时候,没什么好办法。要么忍受着永磁体磁场带来的额外损失,要么通电产生一个相反的磁场来撤消原磁场,也就是所谓的「弱磁控制」。
如下图,愣次定律大家应该还记得:磁场阻碍运动发生变化。双电机版本的中低负荷运行时,大家一厢情愿地让其中一个电机歇着就行了。实际上,永磁同步电机歇着也会阻碍运动,产生阻力,增加能耗。
可谓成也永磁,败也永磁。
双永磁电机的改进思路有两个:
- 增加二档变速箱,以减少高速损失。例如保时捷taycan的高速续航扎实;
- 增加离合器,使歇着的电机彻底歇着,不产生阻力。例如韩国现代E-GMP平台和上汽的Marvel X
另外一种思路,就是将其中一个永磁同步电机换成重一些、大一些,但是没有空转损失的异步电机。比如大众MEB平台、特斯拉Model 3/Y的前异步后永磁,蔚来ES8/ES6/EC6的前永磁后异步。
至于双异步电机的方案,怎么看都不如前面的方案合理,但欧洲早期电动车和蔚来ES8创始版,还是有采取这个方案的:
因此,当你发现自己的高配电动车续航降低很多时,就要检查一下是不是采用了双永磁电机的技术路线,而且既无二档变速箱、又无离合器。
与单永磁同步电机相比,加一个电机不仅仅是增加了重量,更大的损失是第二个电机的空转损耗。
以上,咱们讨论了单电机、双电机的动力性差异。实际上,单电机的动力性差异,也会影响到续航。
例如,我在博士阶段做的一个仿真:考虑到一般人不会设计出0-50km/h加速时间比5.8秒还慢的电车,所以图的上半部分可以忽略不看;而图中的下半部分可以看到:动力性越强,百公里电耗越大。
大体上来说,动力性越差的电动车,续航就越长,也越扎实(因为开也开不快,真实驾驶与综合工况相似)。
二、智能化的额外消耗
小鹏P7有一款阉割了所有L2辅助驾驶功能的版本,在去掉传感器、芯片的损耗后,续航由670公里增加到700+公里,增加了4%左右。
此外,实际使用过程中,所谓的智能车辆会保持在线状态,「停车掉续航」的现象比较明显。
智能车也更注重音响(本身噪声少,投资音响收益更大;智能多声道,软件上更容易改进),例如蔚来ET5搭载了1000W、25扬声器的音响。日常工作应该在300W左右,也就是3小时多耗1度电,按3小时把75度电耗完来算,那就相当于增加了1.5%的能耗,也不少了。
你可能会觉得,1.5%其实没多少啊! 咱们比续航,扎实程度本来就差了5-10%左右,这些三五个1.5%加起来,也真不少了!
来源:知乎 www.zhihu.com
作者:张抗抗
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