續(xù)航動力電池

續(xù)航標準是我們亟待補上的一課

第一電動大牛作者軒轅談談 2021-12-05 18:28

隨著全球“碳達峰碳中和”的大基調(diào)確認，各國發(fā)展新能源車的速度突然提速。中國從2015年前后開始，陸續(xù)出現(xiàn)了一批造車新勢力，他們看到趨勢的發(fā)展，懷揣夢想，從PPT造車到實車量產(chǎn)交付，這其中有的在紅利來之前就已上岸，有的還在這片藍海中奮力遨游。

從目前的趨勢看，發(fā)展新能源車最終目的地是“全民純電車”，而要做“全民純電車”就要大力發(fā)展純電乘用車。在過去5年中，純電乘用車經(jīng)歷了較快速的迭代、發(fā)展。2021年，純電乘用車甚至迎來了絕對的爆發(fā)期，無論是中國國內(nèi)市場還是全球市場，無論是新勢力造車還是傳統(tǒng)造車企業(yè)，大家紛紛在純電動車產(chǎn)品上發(fā)力。而讓這個行業(yè)突然提速的一個很重要的原因，就是動力電池的高速發(fā)展，也可以說是動力電池在續(xù)航里程方面的不斷突破創(chuàng)新。

但是，為什么廠家宣稱的續(xù)航里程，一直以來都是消費者永遠觸及不到的“夢”？

續(xù)航里程的現(xiàn)狀

目前市場上大部分車型的NEDC續(xù)航里程達到400-600公里，而比較主流的高續(xù)航車型，其NEDC續(xù)航里程已經(jīng)達到700+公里。作為日常出行的交通工具，這樣的續(xù)航里程已經(jīng)完全可以滿足大部分用戶一周出行所需的續(xù)航里程，不必再擔心開1-2天就要充一次電的不便因素。

具體到車型上，如果我們查找NEDC 續(xù)航400公里左右的車，可以很容易的在各大汽車品牌中找到一些車型：比亞迪海豚405公里，比亞迪元Pro 401公里，奇瑞小螞蟻408公里，歐拉黑貓405公里，榮威MARVEL R 403公里，哪吒V 401公里，領跑T03 403公里，威馬EX5 403公里……

如果我們將搜索范圍改成NEDC 續(xù)航500-600公里，可選擇的車型又多了很多：歐拉好貓501公里，嵐圖FREE 505公里，小鵬G3 520公里，大眾ID.4X 555公里，高合HIPhI X 550公里，蔚來ES8 580公里，比亞迪秦PLUS 600公里，廣汽埃安Y 600公里比亞迪漢605公里，威馬W6 620公里，特斯拉Model Y 640公里，極狐阿爾法T 653公里……

最后我們看看達到NEDC續(xù)航 700公里的車型都有哪些。蔚來馬上就要交付的ET7 700公里，廣汽埃安V 702公里，小鵬P7 706公里，極氪001 712公里。

談續(xù)航應先了解續(xù)航標準

將時間拉回到幾年前，當時各大主機廠在宣傳車輛續(xù)航的時候，通常宣稱60公里/每小時等速續(xù)航可以達到多少公里。在那個年代，筆者看到或者聽到這樣的宣傳，心中總是一萬個草泥馬奔騰：你們怎么不說放到宇宙中，在無重力的情況下能達到多遠，難道路是我家開的，可以一直用60公里/小時的等速來行駛嗎？用一個消費者永遠不可能實現(xiàn)的駕駛速度和駕駛狀態(tài)做標準，再進行宣傳，意義何在？

2019年3月，理想汽車創(chuàng)始人李想在微博發(fā)表感言，同樣直面道出60公里/小時等速續(xù)航這個行業(yè)共嗨、消費者無奈的問題。

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在純電動車行駛的過程中，其實有很多因素會影響到續(xù)航里程。例如車輛的電池、車重、風阻、氣溫等，另外一些復雜的路況、堵車以及駕駛員自身的駕駛技巧都會影響到純電動車的續(xù)航里程。

中國的消費者目前已經(jīng)對NEDC續(xù)航有了初步的認知，為什么說是初步認知？如果我們在街頭隨機采訪，就會發(fā)現(xiàn)大家對于自己車輛的續(xù)航評價大多是“夏天還可以，只有一點點打折或者基本可以達到廠家宣傳的續(xù)航里程數(shù)，而冬天會打折多一些?！?/p>

目前在中國市場，消費者與汽車廠家都在用NEDC作為車輛續(xù)航的標準，其實在全球范圍，純電車的續(xù)航標準除了NEDC以外，還有其他幾個標準，下面就一一為大家介紹。

多數(shù)國家使用NEDC 其參考價值一般

NEDC的全名叫做“New European Drivig Cycle”，翻譯成中文就是“新歐洲駕駛周期”，也被稱之為“新標歐洲循環(huán)測試”。雖然是歐洲續(xù)航測試的標準，但是在中國，工信部在對新能源汽車的綜合里程進行測試的時候都會采用這種標準。其重要使用的地域及國家是歐洲、中國、澳大利亞。NEDC循環(huán)工況中，包含4個市區(qū)循環(huán)和1個郊區(qū)循環(huán)（模擬），其中市區(qū)循環(huán)的車速較低，郊區(qū)循環(huán)的車速則較高一些。

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那么，NEDC是如何測試出來的呢？

就是將車輛放在臺架上，雖然在無風的平路上也能進行，但是為了提高重復性和測試效率，所以在滾筒臺架上進行測試效果更好。和輪胎接觸的滾筒帶有電機用來模擬不同工況下的阻力。

在車頭前面還有一臺鼓風機，用來模擬和當前車速相符的氣流，這種測試在車輛研發(fā)過程中都會進行。值得一提的是在NEDC的測試中，測試時所有其余負載(空調(diào)，大燈，加熱座椅等)都會關閉。這也就使得NEDC的測試結(jié)果更接近實際巡航里程的上限。

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NEDC實際上就是測試策略，包含了兩種工況，第一種是市區(qū)工況，從0-780秒就是模擬市區(qū)工況，在測試時加速、維持速度、減速、停止。再反復進行四次。從第780秒開始測試第二種工況即市郊工況。市郊工況下車速明顯比市區(qū)工況速度要快。

在電動車還沒有流行的時候，NEDC主要來測試傳統(tǒng)燃油車的排放水準和續(xù)航里程，現(xiàn)在電動車越來越多，也就用來測試電動車的續(xù)航，至于排放就不需要了。所以NEDC自上世紀80年代開始使用，盡管一路走來略有更新，但由于技術和駕駛條件的變化，可以說，當今日代，NEDC已經(jīng)過時了。

WLTP逐漸成為NEDC的“照妖鏡”

WLTP測試全程為World Light Vehicle Test Procedure，即世界輕型汽車測試規(guī)程，由日本、美國、歐盟等共同制定，是一種衡量車輛燃油經(jīng)濟性和排放的方法，目的是為了得出比過去的NEDC（新歐洲駕駛周期）更真實的油耗和排放數(shù)據(jù)，所以其嚴格度比NEDC高了不少。

該測試分為低速、中速、高速與超高速四部分，其對應的持續(xù)時間為589s、433s、455s、323s，且對應的最高速度分別為56.5km/h、76.6km、97.4km、131.3km/h。

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WLTP測試程序看起來與NEDC程序完全相同，都是在實驗室條件下的起伏路面上進行的，但相似之處僅限于此。NEDC則只需要20分鐘，而WLTP測試需要30分鐘，但整個過程可能需要5天時間，是以前的兩倍多。

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為了反映現(xiàn)實世界的狀況，溫度設定在23攝氏度，考慮到溫度較高對車輛的負荷較小，還有一項針對歐洲車輛的測試，溫度為更具代表性的14攝氏度。加速和減速比以前更急，反映了更繁忙的交通狀況；平均速度和最高速度更高；WLTP有5個駕駛周期，相較于NEDC的3個，更能反映現(xiàn)代駕駛情況。

另一個主要區(qū)別是測試過程中的地理變化。在NEDC中，有固定的換檔點；而在WLTP中，每輛車都有不同的換檔點。

那么這些對數(shù)據(jù)有什么影響呢？WLTP的燃油經(jīng)濟性與自己的實測True MPG測試數(shù)據(jù)的平均差距為4.9%，而在NEDC周期下，兩者的差距為23.5%。

可以說，WLTP測試將車輛的滾動阻力、擋位、車重（貨物、乘客）等都融入進了測試里面，相較于NEDC標準有了較大的提升。由于該測試已被聯(lián)合國世界車輛法規(guī)協(xié)調(diào)論壇所采納，所以中國未來很有可能也會以此成為新的新能源汽車續(xù)航的標準。

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這里我們延展一下，WLTP從2008年開始討論，計劃在2018年之前敲定其法規(guī)，2023年推出。而它突然從幕后走向臺前的一個標志性事件，就是2015大眾的“柴油門”丑聞，其促使歐盟委員會決定加快這一進程，最終只給了汽車制造商13個月的時間來整改車型并完成所有測試。從2018年9月1日起，WLTP成為歐盟所有新車測量二氧化碳排放和燃油經(jīng)濟性的強制性標準，這意味著許多新車從9月開始就不能銷售。在英國，WLTP燃油經(jīng)濟性值從2019年1月1日開始引入，但二氧化碳數(shù)字直到2020年4月1日才披露，以配合稅收的變化。

由于WLTP的測試數(shù)據(jù)，2018年奧迪在英國的銷量下降了五分之一；大眾保時捷在2019年上半年的銷量幾乎減少了一半。

同時，我們可以注意到另外一個細節(jié)，車輛上的選裝件數(shù)量大幅減少，而設備可選包卻增加了，這是因為WLTP需要更多的測試來為車輛的每個變種提供單獨的數(shù)據(jù)，而NEDC則不需要。

消費者真正需要的也許是EPA

EPA其實是美國國家環(huán)境保護局U.S.Environmental Protection Agency的縮寫，也可以說是美國的工信部測試，其因為測試方法更加精準所以其測試結(jié)果也更加接近實際的工況。

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EPA續(xù)航標準測試是采用油電分離方式。先充滿電測試純電續(xù)航，然后沒電的情況下測試真正狀態(tài)下的混合動力。測試標準的城市循環(huán)和兩個補充循環(huán)，最終結(jié)果由這三個工況的實測結(jié)果通過不同的比例進行計算，這樣得到的數(shù)據(jù)更接近實際使用。

該測試用電耗MPGe等效地來表示它的能耗，在城市路況、高速路況以及混合路況下記錄該車輛的電耗轉(zhuǎn)化為MPGe來表示，以及續(xù)航里程，且測試的結(jié)果還包括每款車型的能耗費用和已經(jīng)充電時間，直接用費用來表示，更加直觀有效，也能讓消費者簡單直接的掌握每款車的車型信息。

具體來說，在測試過程中，由于新能源汽車目前分為純電動汽車和插混動力汽車，所以測試的方法也是不一樣的。

在 EPA 能耗測試中對純電動汽車測試并不會給出零油耗的結(jié)果，而是用電耗 MPGe 等效地來表示它的能耗，測試內(nèi)容即記錄車輛在城市路況，高速路況，以及混合路況下的電耗，轉(zhuǎn)化為 MPGe 來表示，以及續(xù)航里程。由于純電動汽車只有電能作為動力來源，能耗結(jié)果也較為簡單。

而對于主要使用內(nèi)燃機動力系統(tǒng)驅(qū)動的插電式混動汽車來說，由于電機起到更多是輔助的作用，而且該類車型是在駕駛過程中通過回收動能還有發(fā)動機的充電，所以 EPA 對該類車型是直接測試油耗，與純電動汽車類似，能耗數(shù)據(jù)也很直觀。當一輛插電式混動汽車參與測試，首先會使車輛在純電模式的情況下行駛24公里左右的距離（一般為15英里，折算為24.14016公里），在這段距離中是一定比例的城市路況和高速路況，行程結(jié)束后計算電耗（車輛最小能耗），汽車再轉(zhuǎn)為純?nèi)加湍Ｊ叫旭傊钡饺加秃谋M，行程結(jié)束后記錄油耗（車輛最大油耗）。所以獲得的數(shù)據(jù)也是最為直接真實的。

EPA續(xù)航標準的測試相比其他的測試標準時間長、里程長、速度高、變速多，而且了考慮環(huán)境溫度對能耗的影響，以及不同的動力源，所以相對來說更加接近實際續(xù)航。而對于純電動汽車來說，EPA 采用“MPGe 能量當量法”把電動車能耗折算成每加侖行駛英里數(shù)，計算方式為 33.7kWh 相當于1加侖汽油，而1加侖約等于 3.8 升，所以這也讓EPA測試結(jié)果更加接近實際用車情況。

我們國人自己的續(xù)航標準CATC要來了

從續(xù)航標準的發(fā)展趨勢來看，NEDC之后，為了讓續(xù)航標準更接近消費者的真實用車續(xù)航里程，中國即將全面采用WLTP標準，但同時，我們也在同步開發(fā)符合我國國情的續(xù)航標準——CATC循環(huán)，將在2025年之前逐步導入，并在2025年之后全面實施。

CATC循環(huán)的英文全稱China Automobile Testing Cycle，與NEDC和WLTP的“拿來主義”不同，CATC在中國本地采集數(shù)據(jù)并以此數(shù)據(jù)作為研究基礎，根據(jù)中國自身的交通數(shù)據(jù)來建立的工況測試循環(huán)。從已經(jīng)采集的第一部分（輕型汽車）的制定過程來看，在41個代表性城市建立了包含3832輛車的采集車隊，覆蓋傳統(tǒng)乘用車、輕型商用車和新能源汽車，收集了約3278萬公里的車輛運動特征、動力特征和環(huán)境特征數(shù)據(jù)。

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在CATC中，等速法在CATC中將會被刪除，可謂是順勢而為。不僅如此，在CATC測試中，還將增加高低溫（高溫30±2℃，低溫-7±3℃）下開啟空調(diào)的實驗，更客觀反映純電動汽車的能耗。一直以來，每到入冬之時，純電動車型便會被人們無奈地調(diào)侃為“電動爹”，續(xù)航掉半是很平常的事。鑒于這種情況，在CATC測試中，加入了高低溫開啟空調(diào)的實驗，無疑增加了說服力。并且也將改進插電式混合動力車型的能耗與續(xù)航里程計算方式，那些百公里2L油的事情也將逐漸成為歷史。

除此之外，CATC還會涵蓋更多的思考。例如，對于新能源汽車，我們其實不僅要關注續(xù)航里程，也應該關注電池的衰減問題，并將此納入工況測試的考慮范疇。電池單次循環(huán)低電量情況下，能耗升高導致的衰減，以及重復循環(huán)導致的永久性衰減，這兩者其實也都會導致實際續(xù)航里程與工況續(xù)航之間產(chǎn)生差距。

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