什么样的车子跑得远?新能源汽车想要长续航必备的几点要素

坤kun说车 2024-08-16 22:01:39

(写在前面:本篇为硬核向文章,可能涉及到很多比较专业的词汇。本篇文章已经尽量用了通俗易懂的表达方式,如果朋友们有任何疑惑,欢迎评论区一起探讨。)

大家提到新能源汽车,最担忧的无非是两个点,一个是安全、另一个便是续航,电动新能源汽车的续航测试几乎已经成为准车主一定会去了解的东西了。

国内像懂车帝这种每年也都会进行新能源汽车的夏季和冬季测试,其中非常受关注的点便是各家车型的续航实际表现情况。

那么究竟什么样的车子才能跑得远呢?换句话说,跑得远得新能源汽车需要具备有什么样的条件呢?本篇文章就带大家来深入分析一下。

续航和哪些因素有关?

首先我们要明白,一辆新能源汽车的续航到底和哪些方面有关呢?其实说到底,最关键的几项就是整车重量、造型、电池容量、电机效率、驱动电机数量及环境因素。

一辆汽车行驶在路上,主要受到两个阻力,分别是轮胎摩擦力以及空气阻力,这两种阻力的计算方式不进行深究,可以简化来理解,轮胎摩擦力只与汽车重量相关、而空气阻力与汽车重量、速度都相关。

汽车行驶过程中的两种阻力均与汽车的重量均呈现线性关系,因此整车重量越大,车辆的续航自然也越低。根据机械科学研究院的相关数据显示,新能源汽车重量与续航里程几乎呈现线性关系。

造型直接影响的是行驶过程中的空气阻力大小,整车造型越流线,所受空气阻力越小。像小米SU7的流线造型做到了将风阻做到了0.195Cd,这在目前量产车型中就属于非常优秀的数据。

驱动电机数量也会影响到续航,我们常说的四驱要比两驱更耗电,根本原因是永磁同步电机存在天然损耗,四驱系统相较于两驱来说电机损耗更高。从实际数据来看,一般时速到了90km/h左右,永磁同步电机的损耗就接近2kW/100km。

造型

提到造型对汽车续航的影响,就不得不提到一个词:风阻系数(Cd)。风阻系数是什么呢?简单来说,风阻系数决定了汽车在行驶过程中所受到的空气阻力大小。一般来说,一辆汽车的风阻系数在0.2~0.4Cd之间。

当汽车的行驶速度为80km/h时,用于克服风阻的动力大约为60%。随着行驶速度的增加,这个比例还会继续上升。当汽车的速度超过200km/h时,其用于克服空气阻力的动力输出将超过85%。

那什么样的造型风阻系数低呢?简单来说,一般得具备几个要素:整车高度低、离地间隙小、底部平整、后风挡与水平线夹角大、外观圆润。这几个要素也基本上是轿车与SUV的差距点了,是不是立马就能明白为什么新能源轿车要比SUV续航长了。

我们来看看现在号称低风阻的汽车整车高度:小米SU7整车高度为1455mm,智界S7整车高度1474mm,长安UNI-V整车高度1430mm,可以看到基本上都是低于1500mm的。要知道,一般SUV的车高可是在1700-1800mm之间。

离地间隙直接影响到整车高度,厂商必须保证一个较小的离地间隙,使得整车高度不至于过大。但同时又必须让整车的接近角与离去角在一个合理的范围内,保证车辆具备正常跨越障碍物的能力。

底部平整这点基本上属于是新能源汽车的基操了,平整的底部可以加快底盘下方的空气流速,减少整车下部的空气升力。大家仔细观察就会发现,现在的新能源汽车底部一般都非常平整,这属于是低投入高收益的因素。

大的后风挡与水平线夹角就是我们常说的大溜背造型,这样的造型可以使得汽车背部具有较小的低压区域,从而降低风阻系数。但这样的造型又往往直接压缩二排乘客的头部空间,据传身高1米8的乘客坐在小米SU7的二排座椅上几乎可以直接顶到头。

所以,汽车的造型设计不仅仅是单一层面的问题,而是要综合考虑造型(美学)、风阻(空气动力学)和驾乘操控(人机工程学)等方面的因素。

整车重量

我们已经知道,相同情况下整车重量越小,汽车的整体续航越长。但对于一辆新能源汽车来说,多少重量算重?多少又算轻呢?根据吉利汽车研究院的相关研究表明,汽车的整车重量与其三面投影面积(长*宽+长*高+宽*高)之间呈现出较为明显的线性关系。将目前的热销新能源汽车重量与其三面投影面积列出,见下表。

将热销的新能源汽车整备质量与其三面投影面积相除,发现结果大都在110~113之间徘徊,这说明了两者之间有着很强的关联关系。

有趣的是,奔驰EQE整备质量与其三面投影面积除积为121.29,远大于国产新能源品牌的平均值,表现了奔驰EQE较差的轻量化水平。这可能和该车的一些舒适性、豪华性配置有关,但至少在续航和轻量化方面,奔驰EQE相较于目前国产主流新能源汽车来说较差。

阿维塔12整备质量与其三面投影面积除积为108.73,相较于110~113这一平均值来说较低,表现了长安在造车方面的深厚功底。当然,这可能也跟阿维塔12相对来说较小的电池包相关。

总的来说,各个车企都知道要控制汽车的重量,各家也都在汽车轻量化上下了很大的功夫。但受限于材料、制造工艺、性能、成本等因素,使得各家的新能源汽车在轻量化方面差异并不是特别明显。

电池容量

电池容量对汽车续航的影响可以说非常暴力和直接。可以说,不管其他条件怎么变,一个带有100度大电池包的新能源汽车续航一定不会太短。目前甚至有些车型搭载了150度的超大电池包,如蔚来ET7可以选装150度电池包、智己L6光年版搭载133度电池包、极氪001也推出搭载140度电池包的版本。

我们来看看不同容量电池包对汽车续航能力的影响。本人收集了一些热销的新能源汽车电池包容量与续航的数据,制作成了散点图。

从上图可以看出,随着电池包容量的增大,汽车续航几乎直线上升。但当电池包增大到100度时,出现了一些边际效应。这说明了随着电池包容量的增大,电池包重量的增加变得越来越不可忽视。

除了电池包容量增大的边际效应外,超大的电池包也会带来电池成本的巨大提升,甚至会增加电池失控的风险。因此,各大汽车厂商很·少推出搭载超过100度大小电池包的纯电新能源汽车。

驱动电机

电驱动系统主要包含驱动电机、控制器、逆变器和减速器等等。当电池容量确定后,在相同的电压下,输出能量的高低就由驱动系统的效率来决定,因此各个车企都会充分挖掘电机效率、电控效率,来达到优化能耗、提高续航里程的目的。

从实际结果看,电驱效率对续驶里程影响明显,电驱效率每提升2%,续航增加约3.4%。当前主流为三合一电驱,综合效率在89%左右。

除电机效率外,驱动电机的数量也会直接影响汽车续航。说白了,就是四驱车的续航相较于两驱车来说更短。这是因为永磁同步电机存在天然的电磁损耗,这点是无法消除的。

从实际数据来看,一般时速到了90km/h左右,永磁同步电机的损耗就接近2kW/100km,几乎相当于一个电磁炉的功耗了。

同时,四驱系统必然会带来整车质量上的增加,增加的一个驱动电机一般会给整车带来约100kg的重量增加。根据前面的分析,重量与续航几乎呈现线性关系,按照整车2吨来计算的话,增加100kg重量大约会造成5%的续航损失。

总结

本文带大家分析了一下影响新能源汽车的几个重要因素,主要有整车重量、造型设计、电池容量和驱动电机等。为了达到更长的续航里程,理想的长新能源汽车应具备良好的轻量化设计、流线型造型、大容量电池、高效的单电机驱动系统。

尽管技术在不断进步,但这些基本条件依旧是提升续航的核心。未来,随着技术的进一步发展和材料的不断创新,我们有理由相信,新能源汽车的续航能力将不断突破极限,在不远的未来很可能会出现超2000km续航的纯电新能源汽车。

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