1純電動(dòng)和混動(dòng)市場(chǎng)占比情況
在新能源汽車越來(lái)越普及、話題熱度越來(lái)越高的今天,大家關(guān)注點(diǎn)似乎都在純電動(dòng)車上。但不可否認(rèn)的是,純電動(dòng)車目前還有很多技術(shù)壁壘尚未攻破,例如續(xù)航里程不足、充電時(shí)間長(zhǎng)、低溫環(huán)境下的性能衰減等。
關(guān)于新能源汽車未來(lái)的動(dòng)力來(lái)源以及技術(shù)路線,有人認(rèn)為會(huì)是純電動(dòng)(BEV)汽車,也有人認(rèn)為是插電式混動(dòng)(PHEV)。大部分人認(rèn)為插電式混動(dòng)汽車只是油電混動(dòng)的一個(gè)進(jìn)化,只是一個(gè)過(guò)渡,未來(lái)汽車的終極形態(tài)都會(huì)過(guò)渡到純電動(dòng)汽車上,真是這樣嗎?
2017年汽車及新能源汽車銷量(單位:萬(wàn)輛)
2017年插電混動(dòng)車型銷量比例為16%,純電動(dòng)乘用車為60%,而插電式混合動(dòng)力乘用車為14%;純電動(dòng)商用車為24%,插電式混合動(dòng)力商用車為2%。以上說(shuō)明,混動(dòng)車還有比較強(qiáng)的生命力,尤其是插電式混合動(dòng)力乘用車。
時(shí)至今日,很多純電動(dòng)(BEV)汽車的行駛里程已經(jīng)能夠達(dá)到400公里以上了。但是為何還沒(méi)有廣泛普及呢?為何現(xiàn)在很多廠商,特別是歐洲廠商在研制插電式混動(dòng)(PHEV)呢?
2純電動(dòng)和混動(dòng)車型的定義
BEV—純電動(dòng)汽車
完全由可充電電池提供動(dòng)力源的汽車,其動(dòng)力系統(tǒng)大致由電池組、電池變換器、電動(dòng)機(jī)和減速器組成。由于電動(dòng)機(jī)的輸出功率更加恒定,扭力更大,因此純電動(dòng)汽車的動(dòng)力輸出相較于同級(jí)的燃油汽車更加強(qiáng)勁也更為安靜。
HEV—油電混合動(dòng)力車
HEV最重要的特點(diǎn),是不需要進(jìn)行充電,操作模式與普通燃油車別無(wú)二致,車內(nèi)的電池容量與電機(jī)功率都比較小,僅扮演發(fā)動(dòng)機(jī)的輔助角色,通過(guò)剎車時(shí)的動(dòng)能回收、適當(dāng)減輕發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷等方式來(lái)降低油耗。
PHEV—插電式混合動(dòng)力車
PHEV的特征首先體現(xiàn)在“插電”這個(gè)詞上,這種車型同樣具備發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力電池,和HEV不同的是,PHEV的電池容量要大得多,一般都在10kWh以上,而HEV的動(dòng)力電池一般在1~2kWh左右。所以PHEV充滿電之后,純電續(xù)航里程基本都在50公里左右,但在實(shí)際用車過(guò)程中,發(fā)動(dòng)機(jī)都會(huì)或多或少的參與驅(qū)動(dòng)。
EREV—增程式混合動(dòng)力車
很多人能分清HEV和PHEV,卻容易在EREV和PHEV之間弄糊涂,原因是它們都需要插電線進(jìn)行充電,也同樣都有著發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
插電式混合動(dòng)力是指可以使用外部電源對(duì)車輛進(jìn)行充電的混合動(dòng)力車型。一般情況下,它的電池容量比電動(dòng)車小,但卻要遠(yuǎn)大于普通油電混動(dòng)汽車。相比純電動(dòng)車,它不單純依靠充電樁充電,時(shí)間更為自由靈活,在配套設(shè)施還不完善的今天,這類車型是比較理想的新能源車型。
事實(shí)上,EREV(增程式)車型的純電續(xù)航里程普遍要高于PHEV車型很多,因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)工況下,EREV的工作模式都優(yōu)先使用純電行駛,在電池組有電的情況下,發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎不會(huì)工作。當(dāng)電池組電量不足時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)才會(huì)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。所以相比PHEV車型來(lái)說(shuō),EREV可以真正做到0油耗0排放。
3純電動(dòng)和混動(dòng)的技術(shù)特點(diǎn)
油電混動(dòng)車HEV駕駛模式和普通燃油車最像,優(yōu)點(diǎn)是不用充電就能省油,但省油效果有限。
多數(shù)情況下,一般的混合動(dòng)力汽車都是依靠發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力總成來(lái)驅(qū)動(dòng)車輛,紅綠燈啟停及低速狀態(tài)下只需要由電機(jī)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),駕駛者會(huì)覺(jué)得安靜而舒適;當(dāng)進(jìn)行車輛制動(dòng)的動(dòng)作時(shí),車輛會(huì)通過(guò)能量回收系統(tǒng)為電池進(jìn)行充電;而發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)一起工作時(shí),則可以獲得最大效率的動(dòng)力輸出。
插混PHEV標(biāo)定的純電動(dòng)續(xù)航里程一般是幾十公里,不過(guò)為了保證車輛的動(dòng)力,在很多情況下發(fā)動(dòng)機(jī)都會(huì)介入驅(qū)動(dòng),即使是滿電狀態(tài),也依然需要消耗汽油,所以動(dòng)力強(qiáng)勁是它的優(yōu)勢(shì)之一。
插電式混動(dòng)汽車可以說(shuō)是朝著全面電氣化邁進(jìn)的一小步,電池組比混動(dòng)車型更大,根據(jù)車型和車主駕駛風(fēng)格的不同,續(xù)航里程的變化區(qū)間會(huì)非常大;電量充足時(shí),車輛的提速暢快但消耗巨大,如果電池的電量耗盡,開(kāi)起來(lái)的感覺(jué)更像一臺(tái)弱化版的混動(dòng)車。
純電動(dòng)汽車BEV的優(yōu)劣勢(shì)就更明顯了,不消耗燃油0排放0污染,續(xù)航里程相對(duì)也比較長(zhǎng),如今比較優(yōu)秀的都做到了300千米以上。這種續(xù)航應(yīng)付日常通勤綽綽有余,但遇到長(zhǎng)途出行就力不從心了,遇到需要開(kāi)空調(diào)的季節(jié),續(xù)航又大打折扣,里程焦慮難免。
純電動(dòng)車另一個(gè)吸引人的原因就是它的駕駛感覺(jué)和傳統(tǒng)燃油車、混合動(dòng)力車都有明顯的不同,無(wú)論是加速還是減速的效果都十分劇烈且刺激,甚至?xí)屓水a(chǎn)生眩暈感。當(dāng)然純電動(dòng)車并不適合長(zhǎng)時(shí)間的高速行駛,電量和性能都會(huì)受到直接影響。
4從能源轉(zhuǎn)化角度分析純電動(dòng)和混動(dòng)技術(shù)特點(diǎn)
汽油的密度是0.72kg/L,燃燒熱值是46MJ/kg,一升汽油燃燒熱量為9.2度,但發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率最高大約40%左右,所以實(shí)際上一升汽油能釋放的能量約為3.7度電。
最先進(jìn)的18650鋰電池,儲(chǔ)電量為3100mAH,重量約為46克,工作電壓約3.7V,一公斤鋰電池的儲(chǔ)存能量為0.25度電。
為什么說(shuō)電池儲(chǔ)能是電動(dòng)車無(wú)可規(guī)避的硬傷?這結(jié)論也許能有個(gè)較為直觀的印象:特斯拉85kwH的電池組由7000多節(jié)小電池組成,重544公斤,儲(chǔ)存85度電。
544公斤電池儲(chǔ)存的能量=23升汽油(約16.5公斤)產(chǎn)生的能量。但電動(dòng)系統(tǒng)的效率很高且穩(wěn)定,內(nèi)燃機(jī)則隨路況情況波動(dòng)巨大,綜合而論,這544公斤電池的能量大致相當(dāng)于30~40升汽油。
特斯拉Model S P85的理論續(xù)航里程為500公里,但僅僅是理論值,在城市綜合路況,實(shí)測(cè)的續(xù)航大致上在350到400公里之間。而普通轎車一箱油,跑市區(qū)500公里,或跑高速800公里,然后還能放心開(kāi)著車去找油站,并不算過(guò)分的要求吧?
其實(shí)電動(dòng)和混合動(dòng)力,都是試圖改善惡劣工況下的發(fā)動(dòng)機(jī)效率低下的問(wèn)題。
純電動(dòng)的做法非常徹底,直接靠電池電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪,始終保持很高的效率;混合動(dòng)力,則是在惡劣工況時(shí)用電“幫助”發(fā)動(dòng)機(jī),進(jìn)入平穩(wěn)工況后將控制權(quán)交還給讓發(fā)動(dòng)機(jī),并反過(guò)來(lái)給電池充電。
所以,電動(dòng)和混動(dòng),穩(wěn)定工況和惡劣工況的效率波動(dòng)不大。傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車,高速路況和堵車路況的效率可以相差兩倍以上。實(shí)際的效果大致如下:
特斯拉,典型的電動(dòng)車,544公斤電池組,理論續(xù)航(定速巡航)500公里,城市路況350~400公里。
典型的混合動(dòng)力汽車,約50L油箱,電池組重幾十公斤,油耗保持在百公里4~6L范圍,堵車還是跑高速相差不大。
典型的內(nèi)燃機(jī)中級(jí)車,約70L油箱,70km/h定速巡航油耗可做到百公里5~7L,堵車路況,立刻飆升到百公里12L甚至更高。
5電動(dòng)汽車和混動(dòng)汽車的充電問(wèn)題及日常應(yīng)用場(chǎng)景
購(gòu)買純電動(dòng)車最需要考慮的就是充電問(wèn)題,如果充電問(wèn)題解決了那接下來(lái)就要綜合考量充電時(shí)間和續(xù)航里程,就是日常使用夠不夠方便。
純電動(dòng)車
以特斯拉為例,如果一般上下班使用的話充滿電一次后,完全可以使用5天以上,之后在找個(gè)空閑時(shí)間去特斯拉特定的充電點(diǎn)充一個(gè)多小時(shí)即可充滿,而且這些充電點(diǎn)很多是被設(shè)定在大型商場(chǎng)的停車場(chǎng)內(nèi),也就是說(shuō)你逛一次街回來(lái),車就充滿電了,這點(diǎn)相當(dāng)方便。
優(yōu)勢(shì):不用汽油、新能源搖號(hào)、補(bǔ)貼、免稅
不足:續(xù)航里程有限,不宜出遠(yuǎn)門,充電問(wèn)題
適合人群:有固定車位或有辦法解決充電問(wèn)題的車主
混動(dòng)充電版
優(yōu)勢(shì):新能源搖號(hào)、補(bǔ)貼(部分地區(qū))、免稅、短途用電、長(zhǎng)途用油,對(duì)于充電設(shè)施的依賴度更低
不足:充電地點(diǎn)問(wèn)題
符合人群:有固定位充電同時(shí)需要長(zhǎng)途出行的車主
不用充電的油電混合動(dòng)力車
這類車其實(shí)是最早進(jìn)入我們國(guó)內(nèi),但早期因?yàn)檫M(jìn)口價(jià)格過(guò)高而沒(méi)有受到消費(fèi)者的青睞,但近年來(lái)隨著國(guó)產(chǎn)程度的不斷提高,混合動(dòng)力車也實(shí)現(xiàn)了部分國(guó)產(chǎn)化,其中最具代表意義的就是豐田的普銳斯。
它的工作原理其實(shí)很簡(jiǎn)單:平時(shí)利用發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)協(xié)同工作提高燃油經(jīng)濟(jì)性,同時(shí)把多余的能量(怠速、剎車)轉(zhuǎn)化為電能給電池充電,也就是說(shuō)它能做到最高效化地利用燃油,這就是它省油的秘密所在,在滿箱油且理想狀態(tài)下可以跑近1000公里,這真的相當(dāng)夸張。
它既不用充電,所以不用煩惱固定停車位,它很省油,它燃油經(jīng)濟(jì)性超級(jí)高。
優(yōu)點(diǎn):不用充電,續(xù)航里程長(zhǎng)
不足:不納入新能源搖號(hào),沒(méi)有新能源補(bǔ)貼
符合人群:追求省油,追求長(zhǎng)距離使用,鐘愛(ài)混合動(dòng)力技術(shù)的車主
6電動(dòng)汽車電池價(jià)格和購(gòu)車成本問(wèn)題
從制造原理上講,純電動(dòng)汽車(BEV)的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單。不過(guò)缺點(diǎn)也很明顯,除了充電樁,充電時(shí)間重要之外,最重要的還是電池的價(jià)格。目前電池模塊出售的價(jià)格基本上還維持在300~400美元/kWh。特斯拉Model S電池容量75KWh,電池成本就是350x75=26250美元,約合17萬(wàn)元人民幣。
普銳斯插電式混動(dòng)(PHEV)美國(guó)市場(chǎng)售價(jià)是2.71萬(wàn)美元,并且可以獲得最高4500美元的補(bǔ)助,決定純電動(dòng)(BEV)還是插電式混動(dòng)(PHEV)市場(chǎng)地位的,還是因?yàn)閮r(jià)格和實(shí)用性,便利性這些東西。
因此純電動(dòng)汽車,什么時(shí)候售價(jià)能夠降到3萬(wàn)美元以下,并且解決了電池成本問(wèn)題,續(xù)航能夠達(dá)到600公里的時(shí)候,才是PHEV輸給BEV的時(shí)候。
7買電動(dòng)真的是因石油不夠用嗎?
“地球上的汽油只夠燒40年!”這樣的報(bào)道經(jīng)常見(jiàn)諸報(bào)端,但仔細(xì)查一下就發(fā)現(xiàn)有點(diǎn)不對(duì)勁,2000年說(shuō)石油只夠用40年,2010年還是夠用40多年,到了2014年,咱的石油還夠用53年。
其實(shí),這個(gè)年數(shù)實(shí)際上是全球原油“儲(chǔ)采比”,也就是以當(dāng)前探明儲(chǔ)量除以當(dāng)年開(kāi)采量計(jì)算出來(lái)的年數(shù)。探明儲(chǔ)量并非恒定不變,因?yàn)槊磕甓加行略鎏矫鲀?chǔ)量,而且地球的未探明儲(chǔ)量遠(yuǎn)大于探明儲(chǔ)量。
由于未探明儲(chǔ)量是個(gè)未知數(shù),誰(shuí)也不能準(zhǔn)確估算原油資源到底能用幾年。放開(kāi)來(lái)燒是顯然不行的,但有節(jié)制的燒一燒,50年遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止。也很好理解,倘若汽油真的只夠用三五十年,大眾豐田這些汽車廠商還在穩(wěn)如泰山的開(kāi)發(fā)和改進(jìn)內(nèi)燃機(jī),不是腦子進(jìn)水了嗎?
8純電動(dòng)VS混動(dòng)技術(shù)發(fā)展路線
插電同軸混聯(lián)方案,集成度比較高,產(chǎn)品穩(wěn)定好。目前北京精進(jìn)、天津松正、南京越博、蘇州綠控等為代表廠家;插電同軸混聯(lián)方案發(fā)展方向,有2個(gè)方向,一是比較高級(jí)的乘用車,如B級(jí)以上車型,二是比較大型貨運(yùn)車輛;
城市公交車、出租車純電動(dòng)技術(shù)目前基本成熟,盡管還要完善空間比較大,至于是采用換電方案還是充電樁方案還是移動(dòng)充電車方案,但由于線路固定、充電相對(duì)方便,后續(xù)市場(chǎng)趨勢(shì)讓我們拭目以待市場(chǎng)的選擇;
城市貨運(yùn)車輛由于不需要長(zhǎng)途運(yùn)輸、線路相對(duì)固定,充電條件較好,電動(dòng)化的基本趨勢(shì)是純電車橋直驅(qū)方案。
污染嚴(yán)重的大型柴油貨運(yùn)車輛,由于經(jīng)常上高速長(zhǎng)途奔襲,沒(méi)有很方便的充電條件,其次是重載條件下續(xù)航里程大大縮短,背負(fù)巨大的電池經(jīng)濟(jì)性又差,所以選用插電同軸混聯(lián)方案進(jìn)行改造,解決了充電和續(xù)航的問(wèn)題,由大幅降低了啟停和等待期間的油耗,在節(jié)能減排方面有巨大的意義,綜合性比較好。
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原文標(biāo)題:技術(shù)丨新能源汽車技術(shù)路線:純電動(dòng)VS混動(dòng) 你死我活還是各霸一方
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