在当今的汽车行业中,低能耗已成为衡量车企综合技术实力的重要指标。为了实现这一目标,各大车企纷纷在车辆设计上动脑筋,尤其是风阻的降低,成为节能减排的关键。
电动车由于需要搭载足够的电池组,往往车身宽大且质量较大,因此行驶过程中所受风阻也相应增大。如何“破风”,成为降低能耗的首要任务。基于流体力学原理,车企们普遍采用纺锤体流线型设计,尽量减少车身的突起物,如采用隐藏式门把手、激光雷达以及低风阻后视镜等,将感知硬件与整体设计完美融合,形成纯电车型的独特风貌。例如,奔驰的EQ系列就以其圆润的车身线条和出色的风阻系数,成为业界的佼佼者。奔驰EQE的风阻系数低至0.22Cd,而EQXX概念车更是将这一数字刷新至0.17Cd。
普通轿车的风阻系数通常在0.28至0.4之间,高性能跑车则普遍低于0.3,而飞机的风阻系数更是低至0.08至0.1之间。理论上,风阻系数每降低0.01,电动车的续航里程就能提升15至20公里。因此,车企们对风阻的降低可谓锱铢必较。
除了风阻的降低,可靠的三电系统也是实现低能耗的重要因素。其中,碳化硅电驱以其优异的物理特性和工作性能,成为各大车企竞相追逐的热点。作为整车能耗占比超80%的“用电大户”,碳化硅电驱不仅提升了电机的启动、进退、速度和停止性能,还大大降低了能耗。相比传统的硅基模块,碳化硅在相同功率等级下,高温下的开关损耗更低,芯片温度达到150℃时,开关损耗可降低75%左右。这意味着,一辆续航400公里的电车,采用碳化硅电驱后,续航里程可增加20公里。特斯拉在Model 3上大规模使用碳化硅零件,使得其逆变效率从Model S的82%提升至Model 3的90%。
今年年初,智己汽车和小米汽车就因碳化硅电驱技术展开了激烈的“隔空喊架”。智己汽车在L6发布会上,指责小米SU7 Max版本采用了前IGBT后碳化硅模块的电驱,而智己L6则采用了前后双碳化硅电驱。小米汽车随即出面澄清,称小米SU7全系全域碳化硅,不仅前后电驱都是碳化硅,就连车载充电机和热管理系统的压缩机都采用了碳化硅技术。这场争论,再次凸显了车企们在降低能耗方面的极致追求。
在三电系统中,除了电驱外,电池和电机也进入了相对“稳态”的竞争。电池方面,提升能量密度成为最直接的办法。如CTP技术(电池车身一体化),通过取消模组设计,直接将电芯集成为电池包,再作为整车结构件的一部分集成到车身地板上,从而提高了能量密度,实现了节能降耗的效果。电机方面,永磁同步电机和感应电机各有优势,两者搭配使用,能在保持性能的同时,减少能耗输出。
车企们还在其他方面下功夫,试图进一步降低能耗。如新能源车普遍配备的能量回收系统,在减速时将车辆动能转化为电能进行存储或利用,对提高整车续驶里程贡献率约为15%至20%。一些车企还开发了ECO节能模式,开启后车辆的扭矩和转向力变得更为舒缓,实现既节能又舒适的驾乘体验。同时,车内的空调也会跟随ECO模式进行智能调节,转为更为节能的经济状态。
为了降低能耗,车企们还给电动车穿上了低滚阻轮胎这双“定制跑鞋”。轮胎滚动中反复变形是造成能量损失的主要原因,低滚阻轮胎能有效减少这一损失。如小米SU7通过选配19寸低滚阻轮胎,比同尺寸的舒适性轮胎提高了10公里(CLTC)的续航。
近年来,关于大电池的讨论逐渐减少,能耗成为车企最重要的提升方向。一方面,“卷电池”似乎缺乏技术含量,且大电池带来的弊端可能远大于能耗方面的提升。如重量增加导致车身轻量化技术失效,影响车辆操控性能;动力电池成本占据电动车整车成本的40%至60%左右,多堆电池会拉高整车价格。因此,从操控和成本角度出发,盲目堆砌动力电池增加续航都是得不偿失的。
正如燃油车不会通过增加油箱大小来提升续航能力,而是通过优化发动机热效率、变速箱传动效率来降低油耗,电动车也应通过提高机械效率、降低能源消耗来实现续航能力的提升。特斯拉Model 3就是一个很好的例子,它只搭载了一组容量为60kWh的动力电池,但凭借出色的能耗控制,CLTC纯电续航能力达到556km,百公里电量只有12.5kWh,0-100km加速时间为6.1秒。这样的能耗表现和性能表现,足以展露出特斯拉在电动车领域的技术实力。