每次和同事朋友谈论新能源汽车的时候,

总是绕不开一个问题。新能源车到底什么时候成熟。(莎士比亚)。

说到新能源汽车,过去一年到现在它都很生气。

据胜联合会公布的数据显示,今年9月新能源轿车批发销量为35.5万辆,比环比增长14.7%,同比增长184.4%。截至今年10月,电动新能源汽车渗透率已达到13%。

同时,,国家一级对新能源的支持也是“很大的帮助”。国务院常务会议通过《新能源汽车产业发展规划(2020-2035)》,提出到2025年新能源汽车销量达到25%。

与此同时,泰戈周边越来越多的车主选择电动车作为家庭通勤工具。

很多车主在买新车之前都会问泰亨问题,现在新能源车真的成熟了吗?

老实说,对这个问题其实不难回答!

今天我们来和大家一起谈谈电动新能源车的“核心”—— 3电气系统:电控、电机、电池三个方面,目前电动车还要成熟多久。

电子控制和充电技术基本成熟。

基本上可以满足每个端口的使用需求

阻止车主购买新能源车的第一个问题是电池寿命!

首先谈谈充电放电的原理。锂电池采用了非常独特的锂(Intercalation)化学反应。可以把电池内部看作仓库。充电放电是锂离子从阳极反复输送的过程,会产生电流。

但是这种“电子处理”也有能量损失,产生热量。这会带来问题:浓度极化反应锂枝晶

电池内部电子多,高速运动会析出电解质中的锂金属,产生结晶,在非充电期间也会发生,当结晶量达到临界点时,电池会短路,导致热失控。

所以,砰!你的车被炸了

上海mogo第一代模特自然发火爆炸

对此,主要企业搭载的电池管理系统(Battery Management System)旨在控制和根除锂枝晶问题。目前,业界的福特和通用集团BMS系统可以测量电池实时功率SOC测量精度误差不到1%。也就是说,随时都可以准确测量,电池还剩下几%的电量。

旨在确保电池工作效率、防止过度充电、延长电池寿命、启动电池。

所以现在的电子控制技术已经基本成熟了,只能看制造商是否在花钱了。

对于充电,车主们也不必担心。

屈指可数的是,2019年保时捷Taycan首次引进该技术后的两三年内,部署800V技术路线的企业正在增加。

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各大车企对于高压快充也是你追我赶抓紧布局。

现代汽车在E-GMP平台上使用了800V电压平台,奔驰的EVA平台、通用的第三代纯电动平台、捷豹路虎的电气化平台也都选择了800V作为车辆的运行电压。大众也将于2026年应用800V超充技术。

而国内作为弯道超车王,已经把欧美的800V高压快充直接按在地上摩擦。

吉利SEA浩瀚架构已经达到可量产该技术的阶段,比亚迪e平台旗下车型的电压实际已经提升至了600V以上,唐新能源更是达到了700V。

在汉EV车型上,配备了自研的碳化硅功率器件,接下来推出800V甚至1000V高压平台都不算难事。

广汽集团旗下的“巨湾技研”在今年初已经成功量产“2015国标液冷”的480kw超充(极限600kw),支持最大电压1000V,一百度的电池组从0-80%只要8分钟就可以完全充满。

而且这一个超充系统在今年已经实现商用,广汽埃安AION LX PLUS已经可以直接使用比特斯拉还快的超充,使用的“弹匣电池”可储存114度电,车价才24万。但本质还是三元锂电池,只是用石墨烯改良,支持快充而已。

开关磁阻电机将成为主流动力电机

然而电机技术受限制于小日本的专利

作为电动车主,大家都在比谁的电机更多,更快更贵。

低配车只有1台电机,而高配车有2台甚至3台,但这和汽车发动机排量越大越费油一样,即使是在同样车速下,多电机的耗电速度肯定比单电机更猛。于是电车对于能耗同样和燃油车一样,功率希望更大,但也要效率越高越好。

新能源车的驱动电机按整体技术来划分有3大类:交流异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机。

异步交流电机这东西是第一代电动新能源车最常见的动力单元,因其结构简单,运行可靠耐用,维修方便。正常使用几乎不会坏的巨大优点让它成为工业上最常见的电机。第一代特斯拉model S就是使用交流电机的典型代表。

不过作为初代试验性质,交流电机的缺点也非常明显:就是最高效率很高,但“高效率区间”却不宽泛。打个比方,这玩意的效率区间和燃气轮机一样,在特定车速(转速)下效率很好,一旦偏离最佳转速,效率严重恶化。

因此初代的交流电机电动车的实际续航非常“虚标”,于是各家企业纷纷开始研究其他电机来取代交流电机,结果永磁同步电机就成为了第二代车用电机进入了车主视野。

永磁同步电机作为目前电动新能源车目前主流动力总成,解决了异步交流电机的效率平台过窄的问题,高效率范围也比较宽,但是由于受到永磁材料本身的限制,在高温、震动情况下,转子的永磁体会产生退磁现象,使用时间久了电机性能还会衰退。

这种电机就像柴油机一样,虽然工作效率高,但在高温和高震动情况下,很难将转速提高,到头来就是一个低速大扭矩的老牛。

想玩高转速只有两个方案,学特斯拉往电机里灌冷却液、学保时捷装变速箱。

特斯拉通过魔改,直接将电机转子直接泡在冷却液里面,这样一来散热就不成问题了。但冷却液也会给转子带来不小的剪切阻力,转速依旧达不到最高效率。

保时捷使用扁线绕组,提升绕组功率后,给电机加装了一个2速变速箱解决转速上不去的问题,然而实际工作效率因为多加了一套变速机构,动力损失一样堪忧。

而且生产永磁电机会的“永磁体”消耗不少稀土,所以对于矿产稀土资源来说并不是一个好的选择。

最后就是第三代电机,开关磁阻电机!

结构简单拥有与交流电机一样“变态”的极端可靠性非常适合用于汽车,而且它本身具有和直流电机一样的“软特性”,高效率范围宽泛的惊人,从起步到极限转速下几乎都能维持非常高的效率。

开关磁阻电机如此惊人,为何目前没有成为车载动力的主流呢?

开关磁阻电机最早用到的地方是工业控制系统,利用转子的“齿数”达到步进“脉动”效果。其分支就是大家熟知的“步进电机”,用在载具舵机“方向机”和工业控制中为主。

但作为汽车用动力电机,其“脉动效应”的特性对控制系统的要求极高,数字化矢量化的控制系统开发难度非常大。

所以眼下整车企业范围内,能把开关磁阻玩得转的公司,也就路虎捷豹、丰田比较专业了。

然而仔细扒开一看,你却会发现,车用磁阻电机几乎全是日本的专利技术。丰田的磁阻电机技术,主要是和东京理科大学合作研发;而路虎捷豹使用的磁阻电机出自于2013年的电动路虎卫士,而该电机生产商则是北京中纺锐力。

但可惜,2015年中纺锐力被日本尼得科收购,成为了日本电产(尼得科)的独资公司。目前国内乘用车市场所使用的磁阻电机均来自于日本电产(尼得科)。

以上车型均使用“电产”的永磁电机

可以说目前的第三代电动车驱动单元,其技术基本全在日本丰田和电产(尼得科)的手里。

不过好在,我国南京航空航天大学合作的苏州达思灵公司,汇科磁阻驱动有限公司已经拿出了国际先进的专利“电励磁双凸极电机”产品,或许不假时日就能看到我国自主品牌电动汽车搭载国产的电机。

电动车是唯一没成熟的

只有电池功率密度太过拉胯,毫无突破

其实大家有没有发现,很多新能源厂家喜欢叫板燃油车,说着:我不理解现在竟然还有人会买燃油车!

但是真要把燃油车赶尽杀绝,还是有点师出无名。

为什么,因为目前的电池组能量密度压根达不到燃油的水平。

汽油能量密度大约是12~17MJ/kg,即便是算上内燃机70~75%的热效率损失,其能量密度也有3MJ~5.1MJ/kg。而目前市面上最好的三元锂动力电池的能量密度只能做到0.36~0.72MJ/kg,当中能量密度差距在7倍左右。

所以目前能卡住新能源车代替燃油车的只有电池组的能量密度。

对于提升电池的能量密度,各个国家和研究单位也尝试过许多方面的研究。

美国斯坦福大学以钠离子作为研究方向,这种电池的“能量密度”达到1200mAh/g(1公斤重量的电池可以储存1.2度电,假设我们需要储存75度电,仅需62.5公斤重量的电池)常规汽车锂电池的能量密度仅仅300mAh/g。

然而实际量产过程中,宁德时代的钠离子电池相比传统三元锂动力电池并没有明显的功率密度提升,唯一的好处是钠离子电池的安全性更高,制造成本更低而已。

还有其他的铝离子替代锂离子电池,同样也是多个大学牵头的。斯坦福大学、康奈尔大学、克莱姆森大学、马里兰大学、内布拉斯加大学、浙江大学高分子系、大连理工大学、欧洲阿里昂工业联盟。而目前石墨烯铝离子电池研发走在最前面的是澳洲昆士兰大学。

能量密度做到了160Wh/kg水平,只能和磷酸铁锂持平。同样也是安全性考虑比较多,极限状态下无发热问题,解决了安全和长效性问题,也没有彻底解决能量密度问题。

这里就得夸一波广汽了,下属“巨湾技研”研究室去年“无意间”发现了一种全新的陶瓷材料——钛酸铷功能陶瓷。这种陶瓷是全新物种,和其他任何人类已知材料比起来,具有一个特殊能力——介电常数高得让人觉得是吹牛!

虽说是一种超级电容,但解决了电容能量密度过于拉胯

“巨电容电池”的能量密度能做到普通锂电池的5~10倍

无电能化学能转换,利用率高达95%

10~50万次的充电循环

安全系数高,不存在热失控

超低温特性好,温度范围宽-50℃~+170℃

而且只要你愿意,你想要充电速度有多快它就能多快!至于这种黑科技多久才能应用?距离量产应该没个10年以上搞不定……然而根据广汽给到的官方说法,这种全新的颠覆性黑科技有望在十四·五期间,也就是3年内实现产业化应用。

所以说广汽钛酸铷“巨电容”技术,哪一天成功商业化,那么燃油车,就哪一天死。

如果广汽搞定钛酸铷量产化的所有难题

那么广汽老大,就真的有资格学某人说一句: 我不理解现在竟然还有人会买燃油车!闻个汽油味,听个响么?

欢迎各位老爷在评论区和泰哥一起讨论。

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