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充電10分鐘續航3000公裡,給燃油車的時間還剩多久?

每次和同僚朋友聊到新能源車

總是繞不開一個問題,新能源車到底啥時候才會成熟。

說到新能源汽車,過去一年到現在它很火。

根據乘聯會在公布的資料,今年 9 月,新能源乘用車批發銷量達到 35.5 萬輛,環比增長 14.7%,同比增長 184.4%。截止到今年10月,電動新能源車滲透率已經達到13%。

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與此同時,國家層面對于新能源的支援一樣也是“鼎力相助”,國務院常務會議通過《新能源汽車産業發展規劃(2020-2035)》提出到2025年新能源汽車新車銷量占比達到25%。

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與此同時,泰哥身邊越來越多的車主都紛紛選擇電動車作為家用通勤工具。

不少車主在買新車前都會問泰哥一個問題,現在的新能源車真的成熟了麼?

說實話對于這個問題其實不難解答!

今天我們就從電動新能源車的“核心”——三電系統,即電控、電機和電池三個方面,和大家一起聊聊目前的電動車到底還要多久才成熟。

電控和充電技術基本成熟

基本上能滿足各端口使用需求

要說攔住車主購買新能源車的第一個問題,就是電池壽命!

首先我們來說說充放電的原理,锂電池采用的是非常獨特的锂嵌(Intercalation)化學反應,我們可以将電池内部看做一個倉庫:充放電就是锂離子在正負極反複搬運的過程,便産生了電流。

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然而這樣的“電子搬運”同樣存在能量損耗,産生熱能。這樣就會帶來一個問題:濃差極化反應出現锂枝晶

電池内部電子大量且高速的運動會将會使電解液當中的锂金屬析出出現結晶産生枝晶現象,這種枝晶生成在非充電期間也會出現,而一旦結晶量到達臨界點就會引起電池短路,出現熱失控。

于是,砰!你車炸了

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對此各大廠商都搭載的電池管理系統(Battery Management System),就是用來控制和杜絕锂枝晶問題。目前行業中的福特和通用集團BMS系統可以做到将電池實時電量SOC測量精度誤差小于1%,就是任何時候,都能精确測量出,電池還有百分之幾的電量。

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這樣一來,可以做到目的是保證電池工作效率、防止過充過放、延長電池壽命、幫助電池正常運作。

是以,就現在的電控技術已經基本成熟,就看廠家願不願意花錢搞定了而已。

而充電方面,其實車主們也不需要擔心。

掐指一算,從2019年保時捷Taycan首推該項技術開始,短短兩三年時間,布局800V技術路線的廠家越來越多。

各大車企對于高壓快充也是你追我趕抓緊布局。

現代汽車在E-GMP平台上使用了800V電壓平台,奔馳的EVA平台、通用的第三代純電動平台、捷豹路虎的電氣化平台也都選擇了800V作為車輛的運作電壓。大衆也将于2026年應用800V超充技術。

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而國内作為彎道超車王,已經把歐美的800V高壓快充直接按在地上摩擦。

吉利SEA浩瀚架構已經達到可量産該技術的階段,比亞迪e平台旗下車型的電壓實際已經提升至了600V以上,唐新能源更是達到了700V。

在漢EV車型上,配備了自研的碳化矽功率器件,接下來推出800V甚至1000V高壓平台都不算難事。

廣汽集團旗下的“巨灣技研”在今年初已經成功成功量産480kw超充(極限600kw),支援最大電壓1000V,一百度的電池組從0-80%隻要8分鐘就可以完全充滿。

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而且這一個超充系統在今年已經實作商用,廣汽埃安AION V PLUS已經可以直接使用比特斯拉還快的超充,車價才24萬。

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開關磁阻電機将成為主流動力包

然而技術還受限制于小日本手裡

作為電動車主,大家都在比誰的電機更多,就更快更貴。

低配車隻有1台電機,而高配車有2台甚至3台,但這和汽車發動機排量越大越費油一樣,即使是在同樣車速下,多電機的耗電速度肯定比單電機更猛。于是電車對于能耗同樣和燃油車一樣,功率希望更大,但也要效率越高越好。

新能源車的驅動電機按整體技術來劃分有3大類:交流異步電機、永磁同步電機和開關磁阻電機。

異步交流電機這東西是第一代電動新能源車最常見的動力單元,因其結構簡單,運作可靠耐用,維修友善。正常使用幾乎不會壞的巨大優點讓它成為工業上最常見的電機。而第一代特斯拉model S就是使用交流電機的典型代表。

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但交流電機也不是不存在缺點:雖然最高效率很高,但“高效率區間”卻不寬泛。這玩意的效率區間和瓦斯輪機一樣,在特定車速(轉速)下效率很好,一旦偏離最佳轉速,效率嚴重惡化。

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是以各家企業紛紛開始研究其他電機來取代交流電機,永磁同步電機才成為了第二代車用電機進入了車主視野。

用詞同步電機作為目前電動新能源車目前主流動力總成,解決了異步交流電機的效率平台過窄的問題,高效率範圍也比較寬,但是由于受到永磁材料本身的限制,在高溫、震動情況下,轉子的永磁體會産生退磁現象,使用時間久了電機性能還會衰退。

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這種電機就像柴油機一樣,雖然工作效率高,但高溫和高震動情況下,很難将轉速提高,到頭來就是一個低速大扭矩的老牛。

想玩高轉速隻有兩個方案,學特斯拉往電機裡灌冷卻液、學保時捷裝變速箱。

特斯拉通過魔改,直接将電機轉子直接泡在冷卻液裡面,這樣一來散熱就不成問題了。但冷卻液也會給轉子帶來不小的剪切阻力,轉速依舊達不到最高效率。

保時捷使用扁線繞組,提升繞組功率後,給電機加裝了一個2速變速箱解決轉速上不去的問題,然而實際效率因為多加了一套變速機構,也是損失不小。

最後就是第三代電機,開關磁阻電機!

結構簡單擁有與交流電機一樣“變态”的極端可靠性非常适合用于汽車,而且它本身具有和直流電機一樣的“軟特性”,高效率範圍寬泛的驚人,從起步到極限轉速下幾乎都能維持非常高的效率。

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開關磁阻電機如此驚人,為何目前沒有成為車載動力的主流呢?其實是因為這種電機對控制系統的要求極高,數字化矢量化的控制系統開發難度非常大。

眼下整車企業範圍内,路虎捷豹、豐田算是在這類電機中玩的比較轉。

然而仔細扒開一看,幾乎全是日本的專利技術。豐田的磁阻電機技術,主要和東京理科大學合作研發;而路虎捷豹使用的磁阻電機來自于2013年的電動路虎衛士,電機出自北京中紡銳力。

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但可惜,2015年中紡銳力被日本尼得科收購,成為了日本電産(尼得科)的獨資公司。目前國内乘用車市場所使用的磁阻電機均來自于日本電産(尼得科)。

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可以說目前的第三代電動車驅動單元,基本全在日本豐田和電産手裡。

不過好在,我國南京航空航天大學合作的蘇州達思靈公司,彙科磁阻驅動有限公司已經拿出了國際先進的專利“電勵磁雙凸極電機”産品,或許不假時日就能看到我國自主品牌電動汽車搭載國産類電機。

電動車唯一沒成熟的

隻有電池組功率密度沒實質突破

美國斯坦福大學以鈉離子作為研究方向,這種電池的“能量密度”達到1200mAh/g(1公斤重量的電池可以儲存1.2度電,假設我們需要儲存75度電,僅需62.5公斤重量的電池)正常汽車锂電池的能量密度僅僅300mAh/g。

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然而實際量産過程中,甯德時代的鈉離子電池相比傳統三元锂動力電池并沒有明顯的功率密度提升,唯一的好處是鈉離子電池的安全性更高,成本更低而已。

還有其他的鋁離子替代锂離子電池,同樣也是多個大學牽頭。斯坦福大學、康奈爾大學、克萊姆森大學、馬裡蘭大學、内布拉斯加大學、浙江大學高分子系、大連理工大學、歐洲阿裡昂工業聯盟。而目前石墨烯鋁離子電池研發走在最前面的是澳洲昆士蘭大學。

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能量密度做到了160Wh/kg水準,隻能和磷酸鐵锂持平。同樣也是安全性考慮比較多,極限狀态下無發熱問題,解決了安全和長效性問題,也沒有徹底解決能量密度。

這裡廣汽集團下屬“巨灣技研”研究室去年“無意間”發現了一種全新的陶瓷材料——钛酸铷功能陶瓷。這種陶瓷是全新物種,和其他任何人類已知材料比起來,具有一個特殊能力——介電常數高的讓人不敢相信!

能量密度是普通锂電池的5~10倍無電能化學能轉換,使用率高達95%10~50萬次的充電循環安全系數高,不存在熱失控超低溫特性好,溫度範圍寬-50℃~+170℃

而且隻要你願意,你想要充電速度有多快它就能多快!至于這種黑科技多久才能應用?距離量産應該沒個10年以上搞不定……然而根據廣汽給到的官方說法,這種全新的颠覆性黑科技有望在十四·五期間,也就是3年内實作産業化應用。

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是以說廣汽钛酸铷技術,哪一天成功商業化,那麼燃油車,就哪一天死。

如果廣汽搞定钛酸铷量産化的所有難題,—— 那麼廣汽老大,就真的有資格說一句: 我不了解現在竟然還有人會買燃油車!

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