从能量角度谈蔚来ES8续航问题

当我第一次看到“ 蔚来ES8高速120km/h续航仅228公里”这个新闻时,我的内心毫无波澜,心想这数据不是很正常吗?有什么可大惊小怪的。后来舆论的发展出乎了我的意料,在经过各种媒体添油加醋之后,标题就变成了“蔚来实际续航仅200公里”,效果更加爆炸。各种大V小V开始对蔚来口诛笔伐,不明真相的吃瓜群众也开始跟着质疑:说好的355公里续航呢?200公里的续航怎么开?

这篇文章呢,就是帮大家从能量角度理性了解电动车的续航问题。

 

首先,大家猜一猜,维持一辆车以60km/h行驶需要多大的功率呢?我来告诉你,答案是5kw。没错,维持一辆家用轿车以60km/h的速度匀速行驶,克服所有滚动阻力和空气阻力,所需要的功率只有5kw。这是什么概念呢,就是你拿仨电吹风同时吹头发所消耗的功率妥妥比这大了。蔚来ES8尺寸大一些,但估计也不会超过下面这三个淘宝爆款电吹风加起来的功率(6.4kw)。

所以说你不要看现在家用汽车的最大功率动辄有100kw、200kw,实际在中低匀速时候所用到的动力连1/10都不到!这就好比,老子卧推100kg深蹲200kg练了一身腱子肉,你却让我每天端茶倒水。


用摩擦阻力和空气阻力设几个数估算一下很容易得到,这里用大众1.4T的数据简单验证一下车子的阻力对不对。不信的看,信的可以跳过。

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这是张图是大众1.4T发动机的油耗特性曲线图,横轴是转速,纵轴是平均有效压力,等高线是燃油消耗率。从这个图我们可以计算发动机在各种工况下的油耗以及效率,而这张图又给出了两条阻力线,那么我们可以通过这个阻力线来计算阻力的功率。

转速就是发动机转速表上的转速,单位是rpm,很好理解;燃油消耗率单位是g/kwh,就是每做1kwh的功(其实就是1度电)所烧的燃油的重量,也很好理解;那平均有效压力是什么鬼呢?就是你把发动机输出的扭矩放在整个循环里等效平均成一个压力,单位是bar。

平均有效压力=系数*扭矩/排量

系数是0.1257定值,知道排量的话,扭矩和平均有效压力是等比例的,所以很多油耗特性曲线图纵轴是扭矩。

扭矩=系数*功率/转速

系数是9550定值,有扭矩和转速就能算功率了。

我们把图里60km/h点的参数带进两个公式,平均有效压力按2.7bar算,转速按1600rpm算。

扭矩=2.7*1.4/0.1257=30牛米

功率=30*1600/9550=5千瓦

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对于燃油车来说,一般最省油的路况是高架/环路,其次是高速,最差是市区拥堵。这是因为市区低速行驶时内燃机处于效率很低的工况区间,而且频繁的刹车也会白白浪费掉很多能量;高速时内燃机效率比较高,但克服空气阻力所消耗的功率可是和速度成三次方关系,总体的阻力会大很多;所以在高架/环路的路况时,内燃机效率不算很低,刹车的浪费比较少,阻力也比较小,所以这时候是最省油的。(图是随手画的不要细究)



而电动车和燃油车的能耗特性则有明显差别。电动车的“油箱到车轮效率”很高,高速和低速效率的差别远远小于燃油车,所以电动车能耗的影响因素主要就是阻力了。时速120km/h行驶时,空气阻力是60/h的4倍,克服空气阻力消耗的功率是8倍!从大众那个1.4T的图里可以估算出来,120km/h时实际阻力消耗的功率是60km/h的4.5倍。考虑到ES8的尺寸和迎风面积远远大于高尔夫,风阻的增加只会更大。所以电动车跑高速续航肯定会明显缩水。

为什么这图里燃油车能耗全程大于电动车呢?因为电动车“油箱到车轮效率”远远高于燃油车。厂家宣传的热效率39% 40%那是最高热效率点的,而实际驾驶中绝大多数时间发动机都在低效率的工况区工作,所以燃油车“油箱到车轮效率”实际通常只有10%-20%,混动车可以做到20%多,而电动车能轻松做到50%以上。


既然电动车效率这么高,为什么续航还是很捉急呢?

你要看它带了多少能量嘛!蔚来ES8的电池是70度电,Model X 75D是75度电,上面还有个100D是100度电。那么油车一箱油带的能量是多少呢?我们假定中大型SUV油箱是75升,热值按4.6E7J/kg算,密度按0.73kg/l算,乘起来是2.52GJ,相当于700度电!惊不惊喜,意不意外?你的油箱里所蕴藏的能量相当于10辆蔚来ES8,或者7辆顶配特斯拉!


这么看问题就很明朗了。虽然ES8背负的能量只有油车的1/10,但是考虑到电动车效率高,市区续航差不多是油车的1/2(300km vs 600km)。然而到了高速上,发动机进入高效区间,油耗大幅降低,燃油车跑个900公里不成问题。而此时电动的ES8却因为风阻增大电耗上升,续航大打折扣,续航里程只有油车的1/4(225km vs 900km),所以跑上高速电动车续航里程的劣势就非常明显了。


此外,我还要提示一点,一次行程一路压着120km/h跑是不现实的,实际驾驶时不可能一整箱油都能按照120km/h来跑。我开车属于比较快的,经常往返沪杭,一趟下来平均速度通常都只有70+km/h。导航软件的路线计算也能印证这一点,高速基本通畅的话平均速度是71km/h。所以说,一路120km/h也属于“极端”工况了,实际跑不会有那么大的电耗,蔚来ES8实际跑高速续航肯定不止226公里。


那么工信部355公里的续航是怎么算出来的呢?这其实和工信部油耗一样,都是按照NEDC循环跑出来的结果,跑出来多少就是多少不存在造假一说。你的实际工况不可能和NEDC循环一样,能耗有一些偏差是很正常的。另外,电车效率受工况影响比油车还小一些,换句话说就是工信部给的续航电车更准一些。油车拥堵时开出两三倍的工信部油耗不要太容易,电车要开出一半乃至1/3的工信部续航难度还是很大的,除非你疯狂超速行驶或者在车上煮火锅。


蔚来网站上提供了ES8的里程计算器,可以直观地算出来不同速度下续航里程会有多少。特斯拉不知道基于什么考虑没有提供Model X的里程计算器,只提供了Model S的,我们就凑合看一下吧。

可以看到,无论特斯拉Model S还是蔚来ES8,120km/h的续航里程都只有70km/h的约54%。(为什么拿70km/h而不是60km/h?因为特斯拉的里程计算器最低只给到70km/h!!!)


所以跑高速续航里程锐减并不单单是蔚来的问题,这是所有电动车的问题,只是蔚来ES8本身续航就偏短,且尺寸更大,使得高速下的续航问题相对更严重些。



那么蔚来ES8的续航为什么这么短?我还记得去年年底蔚来ES8发布会上,当李斌告诉大家ES8的续航里程是355公里时,现场是一片沉默,搞得气氛还有点尴尬。比亚迪、吉利在老的油车平台上都能做出续航400公里的电动车,蔚来这个全新电动平台的中大型SUV续航只有355公里是有些难看。


我们从头梳理一下蔚来的思路。蔚来品牌的定位是高端,砸钱做EP9刷北环,Formula E拿冠军,我们都知道这些东西对于量产车的技术意义不大,但是对于树立起一个高端品牌来说是必要的。


第一款量产车ES8同样需要证明自己的高端。拿同是中大型电动SUV的Model X对比一下,空间我要比它大,马力我要比它大,加速我要比它快。ES8必须要用数据证明自己比Model X强,它的高端定位才能有说服力。用户真的需要653马力吗?不,是蔚来需要这653马力。所以,我们可以看到ES8这个产品的取舍,在空间、动力、以及独特性方面确实做到了高端水平,但是舍弃的就是续航,装更多的电池会拖累空间、动力和操控表现。


蔚来认为续航问题是可以通过其他方法解决的。比如“特大号充电宝”、一键摇人加电、以及换电站(听说要凉)等方案。毕竟很多用户多数时间都是在市区通勤,偶尔会去一趟城郊,一次性跑300公里的情况并不多见。一年里就算有几次这样的需求,通过这些电力方案,也可以基本满足这些低频次的需求。蔚来的思路是,没必要为了多一两百公里的续航而牺牲车子的动力性、操控性和经济性。另外,蔚来ES8是支持换电功能的,至少从结构上来说,ES8是支持电池升级的。将来电池能量密度继续提高,存在续航里程增加的可能。



不管蔚来的这一套逻辑能否讲得通,其产品特性和用途基本就明朗了。其定位就是市区使用,宽敞舒适,新潮有品的家庭第二辆或第三辆车,还不受限牌和限行的限制。它显然不能替代跑长途用的燃油车,远距离的高速路脱离了这个产品设计的应用场景。这就好比你非要往一辆911里塞进4个人,不是不能,只是会不好用。



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车系: 蔚来ES8
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