一场 1000 公里的电动奔袭

· Apr 19, 2022

「我们之所以这样做,是为了走更远。」这句略带鸡汤味儿的话,用在电动汽车身上确是无比贴切。

自从电动汽车诞生以来,如何让续航里程更高就成了整个行业共同追求的目标。而不知道从什么时候开始,「1000 公里」成了电动汽车的一个「执念」。尽管大部分燃油车可能都无法用一箱油跑完 1000 公里,但是「续航破千」给电动车用户的心里设置了一个安全感的锚点:「续航到了 1000 公里,我就不会里程焦虑了吧。」

正是因为这个「执念」,1000 公里成了发布会上频频亮相的噱头。不过无论是蔚来发布 1000 公里续航的 150kWh 半固态电池,广汽埃安续航里程 1008 公里的 AION LX PLUS,还是智己 L7 的 1000 公里续航,对于我们来说是惊喜,但更多的也是一种期待。毕竟等待产品的交付落地还需要一段时间,在此之前我们也无法看到实测续航。

正因如此,当上周梅赛德斯-奔驰 VISION EQXX 概念车在欧洲实现一次充电行驶超 1000 公里时,带来的震撼还是不一样的。

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也许有人会问:「真的需要 1000 公里续航么?」

在讨论需不需要之前,让我们先考虑「能不能」的问题。毕竟先实现了,我们才有选择的自由。

 为了续航,你知道「它」有多努力么?

前几年饭圈有一个很流行的调侃,「你知道我家哥哥有多么努力么?」

对于爱豆付出了多少努力,我们可能很难察觉到;不过对于电动车续航来说,那可真是每一分努力都有一分收获。每一点技术的提升都实实在在地反映到了电动汽车的能耗和续航里程上,数字是最直观的衡量工具。

日前,梅赛德斯-奔驰 VISION EQXX 概念车从德国辛德芬根出发,以 140 公里/小时的高速巡航和 87.4 公里/小时的平均时速,历经高速公路、山路隧道等多重路况,穿越风雨湿滑、高低温差等复杂气候,最终抵达法国卡西斯。

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单次充电后,这趟旅程持续了 11.5 个小时,行驶里程超 1000 公里,抵达终点后剩余电量约 15%,约等于 140km 的续航里程。对于最「吃」电耗的高速路况来说,全程如此高速的行驶无疑对续航能力提出了不小的考验。

为了这次能效之旅,EQXX 做了哪些努力呢?

 

  • 长续航≠堆电池包

提到续航里程,最先想到的就是动力电池。毕竟电动汽车不是永动机,再牛的节能设计也无法摆脱动力电池供电来独立行走。

现阶段,在锂电池能量密度很难实现质的飞跃的情况下,长续航最直接的手段就是「堆电池」:将电池包扩容,将电池容量翻倍,总能达到「大力出奇迹」的效果。

不过现实中,单纯堆电池包,在提升电池容量的同时整车重量也增加了,让汽车负重前行,增加的电池容量被电池包自己消耗了一半,同时还要牺牲底盘的空间和整车操控性,得不偿失。

VISION EQXX 概念车配备了近 100kWh 的动力电池,从容量上看与全新 EQS 的电池电量几乎持平,不过电池包尺寸却缩小了 50%,重量减轻 30%——仅重 495 千克。

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根据外网媒体透露,EQXX 这块电池很可能是梅赛德斯-奔驰与宁德时代共同打造,采用了 CTP 3.0 技术,减少了电池组模块间的重量,同时通过高硅含量阳极等技术将能量密度提升到超 400kW/L,因此能实现体积和重量的压缩。而主动电池平衡功能,也能确保从每个电池中均匀吸取能量,以提高续航时的效率。

通过增加电极硅含量的方法提升能量密度,不只是奔驰一家的打法。此前蔚来发布的 150kWh 半固态电池,就是通过无机预锂化硅碳负极的方法,实现 360Wh/kg 的能量密度;特斯拉 4680,也是通过高镍和硅基负极路线,实现锂电池能量密度的突破。「掺硅补锂」,是现阶段锂电池提升能量密度的主要手段。

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随着这一系列高硅含量锂电池的逐步落地,相信在未来一段时间内,电动汽车的续航里程会有不小的突破。

EQXX 在提升动力电池能量密度的同时,三电系统上也下足功夫。比如,VISION EQXX 概念车的电力驱动装置由电动机、变速器和电力电子设备组成,由梅赛德斯-奔驰与高性能动力系统有限公司(HPP)的 F1 专家合作研发,其峰值输出功率 180 千瓦,并能够将高达 95%的电池能量直接传递给车轮。为了最大化地增加续航,梅赛德斯-奔驰的工程师们成功将 VISION EQXX 概念车传动系统(电动机、逆变器和变速器)的损耗降低了 44%,同时配合了 900V 高压纯电技术。

 

  • 降低「电耗」的黑科技们

如果说加大电池容量给电动车更多「挥霍」电能的资本,那降低能耗则需要整车设计点滴的积累。

在这次测试中 EQXX 的整体能耗达到每百公里 8.7kWh。要知道特斯拉 Model 3、小鹏 P7 等常见电动轿车的百公里能耗约 13.5kWh,BMW iX3 的百公里能耗接近 14kWh,而受限于车辆尺寸,奔驰自家的 EQS 百公里能耗则要达到 20kWh。EQXX 这款概念车在发布时的能耗是百公里 10kWh,实测中更低,为了达到这个目标可以说是「武装到牙齿」。

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说到降低能耗,不得不提的一款车型就是 大众 XL 1

作为超节能前辈,大众 XL 1 拥有量产车中最低的风阻——0.189,百公里油耗仅 0.92L。为了实现超节能效果,大众 XL 1 利用大量碳纤维材料来降低车重,通过流线型设计降低风阻,同时将重心降低。同时通过超窄轮胎设计,将车身重量大部分由后轮承担保障驾驶操控性。

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费油的车各有各的费油,但是节能的车辆们,节能的手段往往都能找到相似之处。

与燃油车的节能王者大众 XL 1 类似,为了达到极限节能的目的,EQXX 也在风阻、减重、轮胎等各个方面做足功课。

在 EQXX 的前辈 EQS 亮相时,0.2Cd 的低风阻就曾让众人惊艳。要知道风阻直接与速度的平方成正比,对于纯电动车而言高速行驶下风阻对于汽车的影响更大。有数据表明,纯电动车的风阻每降低 0.01Cd,续航里程能提升 5~8km。而 EQXX 在 EQS 的基础上,将风阻系数降低到 0.17Cd,降低了 0.03C。为了实现这一点,车身线条、前脸、轮距、甚至轮胎都做出贡献。

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车顶曲线光滑流畅,如水滴一般优雅地延伸至车尾;2.12 平方米的极低迎风面积和紧凑后轮距提升了空气动力学表现。当车速达到 60 公里/小时的时候,主动式后扩散器可自动开启以优化气流,从而显著降低风阻系数。梅赛德斯-奔驰与普利司通合作,将 VISION EQXX 概念车轮胎的滚阻系数降至 4.7,进一步优化了能效性能。

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VISION EQXX 概念车的电动传动系统几乎不会产生废热,安装于车辆底板的散热板可利用气流对传动系统进行均衡降温,令车辆增加约 20 公里的续航里程。

在降低风阻的同时,给车身减重也同步进行。VISION EQXX 概念车空载重量仅 1755kg,除了前边提到重量仅 495kg 的高能量密度动力电池外,车身中借鉴了 F1 方程式赛车的减重工艺,采用了可持续碳纤维-甘蔗复合材料;BIONEQXXTM 后底板铸件使用了铝制一体式铸造工艺,减少了多个部件间拼接的重量,减重达到 20%。

降低风阻、减轻车重,EQXX 就能以更轻盈的姿态将能耗降低到极致。

  • 那些「续命」的盘外招

一边是提升电池容量和能量利用率,一边是降低车辆能耗,EQXX 可以说在「开源节流」运用到极致外。但是不得不说,VISION EQXX 这次 1000 公里的长途奔袭中也有着不少助力存在。

比如,VISION EQXX 概念车车顶配备的 117 个太阳能电池板,这些太阳能电池在米兰附近的波河山谷开始为 12V 电池系统充电,从而提供了导航等用电需求。尽管太阳能发电的转化率有限,产生的电能也无法直接驱动车辆,但是有了这段额外的补能,动力电池中原本用于导航等娱乐设备的电动被节省下来,间接延长了 25km 的额外续航。

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同时在这段 1000 公里的行驶中,VISION EQXX 概念车经过了一段长下坡路,通过电动制动系统能量回收,进一步补充续航里程。利用能量回收来补充能量,听起来似乎有点「胜之不武」,毕竟选择一个下坡来测试的话,能量回收系统岂不是能让续航里程无限延长。不过,对于一段长达 11.5 个小时的旅程来说,去哪找那么大的下坡呢?制动系统能量回收的电能,更多的只是增加了续航的零头而已。

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打破续航焦虑的阈值在哪里?

不论是这次 VISION EQXX 的 1000 公里实测,还是此前广汽 AION、蔚来、智己声称突破 1000 公里续航时,都会听到不同的声音:我们真的需要 1000 公里续航么?当电动车续航到了 1000 公里,还会有里程焦虑么?

的确,大部分燃油车一箱油并不能跑完 1000km,也很少有人会在日常生活中有长途奔袭的需求,但是续航、补能就像冰箱里的「囤货」,也许平时用不上,但一想到特殊时期,它们就成了「安全感」的代名词。而续航、补能体系、快充、换电也并不是互相排斥的存在。比如 VISION EQXX 概念车在长续航能力的同时,也采用了 900V 高压系统,为未来的量产车型储备了快充能力。

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而对于车企而言,提升续航里程,不论是提高动力电池的能量密度、通过设计降低能耗,还是通过太阳能板额外补能,都是在技术创新上的逐步尝试,尝试着将一个目标做到极致。当市场需要的那一天,这些创新技术就会化作它们的护城河。

 

最后

VISION EQXX 的这次 1000 公里实测,让我想到了那次著名的马拉松「破 2 挑战」。

在 2019 年的维也纳马拉松上,主办方选择了最适合的天气、地点、专业的配速员破风,最终基普乔格实现了人类第一次两小时内跑完马拉松。也许会有人质疑那次挑战的布置太过周密,但是没有人会因此去质疑基普乔格的能力,更没有人会质疑「破 2」对于人类极限的意义。因为挑战极限,本身就需要天时地利与极致技术的全方位配合。

如今的电动汽车也一样。「1000 公里」,对于量产电动车来说是似乎一个近在咫尺,却又差一口气的「标杆」。也许我们在生活中很难用到 1000 公里,但无法否认它对于电动汽车的意义;也许这些技术在实验室内已经被反复验证,但从实验室走到概念车,从概念车走到实际测试的公路上,还需要经历无数次坎坷。

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正因如此,当 VISION EQXX 概念车完成了单次充电 1000 公里的行程时,它不仅仅是一次能效之旅,也让我们看到传统车企为了一个目标所能做到的极致。VISON EQXX 作为一款概念车,它所承载的不仅仅是概念,而是对技术创新的执念,是实际行动来验证理论的汽车工业初心。

也许未来的某一天,当 EQXX 量产车版最终落地,如今的某些精巧设计可能并不会全部出现在量产车上,现实中的驾驶习惯、环境气候等等因素也会影响着量产车的实际续航,但这并不能否定它们的价值,它们是电动汽车在不断成长道路上的探索。

也许几年后,会有一辆又一辆量产车的续航达到 1000 公里,但是我们会记得第一次实测中「零的突破」,就像我们记住第一台内燃机车的诞生一样。

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