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【EQS连载三】电动车=节能?一辆旗舰电动轿车的能耗标准是什么?|汽车预言家

2022年01月18日 21:12:02
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来源:汽车预言家

作者 |李响

编辑 |王鑫

VISION EQXX概念车一出场,抛开其他,仅百公里能耗低于10kWh、续航里程超过1000公里这组数据就迎来掌声和尖叫。

总有人在好奇,为什么走过百年的梅赛德斯-奔驰品牌,时至今日仍然历久弥新。这个问题复杂且深远,用最简单的话来形容就是,总能领先一步朝着下一个时代迈进,在燃油车领域如此,在电动化时代同样引领在前端。

当全新EQS登场的时候,“不限于豪华”让人们看到了一家百年品牌为电动化转型做出的一次改变。而当VISION EQXX概念车出现的时候,人们似乎又开始重新思考未来电动车的形态。

2019年,奔驰品牌在法兰克福车展首次亮相VISION EQS概念车,而短短2年后,全新EQS便正式上市,那么VISION EQXX概念车实现量产还需要多久?戴姆勒股份公司及梅赛德斯-奔驰股份公司董事会成员及首席技术官,负责研发和采购的薛夫铭表示:“我们不应把VISION EQXX概念车看作是一款单纯的概念车,实际上它是面向未来的一项技术项目。在2024年前后推出的新一代产品的诸多设计元素,都已经在VISION EQXX概念车上得以显现。”

对于每一个时代参与者来说,在追随潮流和创造未来、传承与颠覆之间做出选择,是一件异常艰难的事情,在分秒必争的变化中,任何怠慢与迟疑,都有可能被时代抛弃。在电动化时代除了能源使用的转变外,还存在一个节能减排的关键问题。

从全新EQS的0.2cd风阻系数,到VISION EQXX概念车低至0.17cd风阻系数以及低于10kWh百公里能耗,似乎谁也没能想到一款接近极致的电动车竟然与小型电动车能耗相当,甚至更低。

全新EQS是最节能的量产电动车

全新EQS的如约而至为电动车的量产设计提供了一个范本。由于电机的扭矩特性,“性能”一直是电动车不断刻画的亮点。作为电动车中的S级,全新EQS提供380kW最大功率,这意味着全新EQS仅4.4秒便可完成由0到100km/h的加速。

值得注意的是,在全新EQS身上,性能与节能并不矛盾。数据显示,全新EQS续航里程达到849公里,其电池容量为111.8kWh,官方数据显示,全新EQS每百公里耗能约为14.2kWh。

我们统计了市面热销电动车产品后发现,在主流豪华电动车型中,百公里能耗均在17.2kWh以上。

直至VISION EQXX概念车发布,我们发现,极致节能与极致性能并不冲突。戴姆勒股份公司及梅赛德斯-奔驰股份公司董事会主席康林松表示:“VISION EQXX概念车诠释了我们对于电动汽车的未来愿景。这个项目刚刚在18个月之前启动,却成为梅赛德斯-奔驰有史以来能效最优的车型,其百公里能耗低于10千瓦时,单次充电续航里程超过1000公里。”

全新EQS与VISION EQXX概念车都预示着实现超长续航不仅仅是靠大容量电池。与装配大容量电池从而实现长续航的方案不同,奔驰在全新EQS与VISION EQXX概念车身上通过降低风阻、增大能效的方式来提升续航。

一个简单的例子是,全新EQS拥有量产车最优的0.20风阻系数,而VISION EQXX概念车在此基础上更进一步:利用数字建模技术进行跨学科研发,配合拥有超低滚动阻力和空气动力学优化的轮胎,使其风阻系数进一步降低至0.17cd。在实际使用中,普通电动汽车将近三分之二的电能用于克服空气阻力,而每减少0.01cd的风阻系数,便可增加约2.5%的续航里程。

全新EQS百公里油耗1.4L,EQXX百公里油耗仅1L

中国工程院院士杨裕生表示:“长里程纯电动车不节能减排。”而其原因在于我国电网的电能主要来自煤火发电。从生命周期的角度来看,电、燃油在生产过程中均产生碳排放,但是在使用过程中,只有燃油产生碳排放。

相关统计数据显示,中国二氧化碳排放80%来自煤炭,其次是石油14.3%,天然气5.5%;碳排放部门中占比最高的是电力部门51.4%,其次是工业27.9%和交通运输9.7%。而同时在天然气、石油、煤炭这三种能源中,煤炭最为低效。在提供相同能量的情况下,煤炭产生的碳排放约为石油的1.5倍,天然气的2.2倍。

虽然纯电动车节省了燃油消耗,但是耗电量并不少。有专家曾表示,电动汽车百公里电耗十五度的时候与燃油车百公里四升油排放相当。

以BP中国给出的标准计算,每节约1度电,就相应节约了0.4千克标准煤,减少污染排放0.272千克碳粉尘、0.997千克二氧化碳(CO2)、0.03千克二氧化硫(SO2)、0.015千克氮氧化物(NOX)、减排0.272千克“碳”。

如果通过热值来计算,1L汽油约0.75千克,总热值约33000KJ,而1度电的热值是3600KJ, 1L汽油的热值相当于是9.1度电。以此计算,全新EQS百公里耗油量约为1.4L,而奥迪e-tron百公里耗油量约为2.1L。

国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》提出,到2025年纯电动乘用车新车平均电耗降至12.0kWh/百公里,换算后约为1.3L/百公里。而欧洲2020年碳排放基准要求新车碳排放每公里低于95g,百公里碳排放低于9500g,换算后约等于34kWh电量、11.05L汽油、11.04L柴油。

目前在售车型中,纯电动轿车平均百公里耗电量大约14kWh,SUV车型大约18kWh。值得注意的是,根据VISION EQXX概念车的信息,EQXX百公里耗电量不到10kWh。这意味着,EQXX提前23%完成中国2025既定目标。

在中国2025规划下,对电动车企业的技术发展水平提出了更高的要求,在12.0kWh的条件下,纯电动车不再是将燃油车使用环节产生的碳排放转移到煤火发电环节,真正做到节能减排。

采用F1技术,电池到车轮能效达到95%

在纯电动汽车的研发和使用过程中,整车设计水平、轻量化、动力总成与传动效率,标定策略的区别等都会造成明显的电耗差异,更高的能效意味着更低的能耗。

和传统燃油车的油耗一样,纯电动汽车电耗和驾驶方式、路况、车身自重等因素有着密不可分的关系。薛夫铭在采访中表示:“在电池封装的过程中,我们采用了高密度的设计方案——这主要来自于F1工程师们的贡献,在过去长达10年的时间当中,他们一直在致力于打造运用于赛车领域的高密度高性能电池包的设计。”

VISION EQXX概念车的输出功率约150kW,根据资料,EQXX实现了95%的能效,这意味着高达95%的电池能量最终都将直接传递给车轮。

相比之下,即使是热效率接近40%的内燃机,经过传动系统也只能实现20%-30%的能效。之所以产生如此高的效率,是因为VISION EQXX概念车的电力驱动装置是一个由电动机、变速器和新一代碳化硅电力电子设备组成的专用装置,其中,新一代碳化硅电力电子装置是基于AMG Project ONE超级跑车中的装置设计而成。

此外,VISION EQXX概念车全新电池组能量密度接近400Wh/L,这意味着,在同等体积下,VISION EQXX概念车的电量将是量产电动旗舰全新EQS的两倍之多。在保证相同电量下,重量减轻了30%,获得更好的轻量化改善。

事实上,奔驰的电驱系统已经进入了自研的阶段。2019年,采埃孚与法雷奥向戴姆勒提供电力系统,而2020年底,戴姆勒宣布自研电驱系统。在2021年11月,戴姆勒还表示对柏林-马里恩费尔德工厂的投资扩大至百万欧元,未来柏林-马里恩费尔德工厂将承载起奔驰电动车的电力系统的责任。

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