Con lo sviluppo dell’industria dei veicoli elettrici, l’autonomia è sempre stata il più grande grattacapo per molti proprietari e potenziali proprietari di veicoli elettrici.
Chi possiede un'auto elettrica o ha sperimentato un'auto elettrica deve preoccuparsi particolarmente della durata residua della batteria (il numero di chilometri che possono essere percorsi) durante la guida.
Quando la potenza è inferiore alla metà o poco, alcuni proprietari non saranno in grado di premere il gas o di accendere l'aria condizionata, questo comportamento è ansia da chilometraggio.
Oggi, tutte le aziende produttrici di auto elettriche non hanno risolto completamente il problema dell'ansia da chilometraggio, anche la migliore Tesla, ma non riescono nemmeno a permettere alle persone di sentirsi a proprio agio nel percorrere lunghe distanze a piacimento.
Si stima che anche molte persone che hanno appena acquistato un'auto elettrica o stanno per acquistarne una siano confuse su questo tema. Quindi oggi vi parleremo di quali fattori stanno limitando l’autonomia delle auto elettriche.
Tutto fuori dalle condizioni di lavoro della gamma è un ladro
Il concetto di condizioni di lavoro globali per l'autonomia delle auto elettriche dei fattori che la influenzano? Qual è esattamente l’impatto dell’attuale collo di bottiglia rivoluzionario nell’autonomia dei veicoli elettrici?
Prima del discorso specifico, innanzitutto, bisogna capire che l’autonomia del veicolo elettrico non è un valore assoluto. Se ti interessano i veicoli elettrici, noterai che la maggior parte dei produttori indicherà “autonomia inferiore a NEDC xxx km” e “velocità di crociera xxx chilometri” nella loro pubblicità.
Perché un'auto dovrebbe avere due autonomie diverse? In realtà, ciò è dovuto alle diverse condizioni di prova.
NEDC è l'abbreviazione di New European Driving Cycle, che comprende diverse condizioni di partenza e arresto, accelerazione e decelerazione. Il valore testato secondo il NEDC sarà sicuramente inferiore a quello della crociera iso-cruiser di 60 km, ma sarà più vicino alle reali condizioni stradali della guida in città.
EPA sta per Environmental Protection Agency e i veicoli elettrici che arriveranno sul mercato in Nord America adotteranno gli standard EPA. Le condizioni di lavoro dell'EPA simulano la congestione della città, l'autostrada e il clima freddo e riflettono maggiormente il chilometraggio nel mondo reale. Pertanto, in generale, i valori di autonomia previsti dall'EPA sono inferiori a quelli del NEDC, ovvero EPA < NEDC < Equal Cruise.
È come dire che la “autonomia” di un campione di maratona è di 42 chilometri, ma se lo si lascia correre ad ostacoli, si calcola che difficilmente riuscirà a finire 5 chilometri.
La certificazione cinese dell'autonomia dei veicoli elettrici si riferisce principalmente agli standard europei NEDC e ai cicli di test, e la maggior parte delle case automobilistiche cinesi contrassegnerà l'autonomia secondo NEDC.
Pertanto, tutta la gamma delle condizioni di lavoro è canaglia.
La scelta della gamma è infatti il risultato di un gioco di equilibrio tra diversi fattori
A parità di condizioni di lavoro, anche i fattori che determinano l'autonomia dell'auto stessa sono intricati e complessi e queste complesse relazioni possono essere riassunte in una parola: equilibrio.
Quanta portata ha una testa?
Dai 145km della GM EV1 degli anni '90, ai 271km della BMW i3, ai 320km della Rongwei ERX5 e agli 500+ della Tesla, alla fine, quanta autonomia vale una testa?
Penso che dobbiamo tornare al termine “ansia da chilometraggio” per discuterne. Uno dei motivi per cui i proprietari di veicoli elettrici soffrono di ansia da chilometraggio è che devono dedicare tempo e chilometraggio per trovare una stazione di ricarica in caso di emergenza elettrica, e devono dedicare più tempo e costi per ricaricare l'auto dopo aver trovato una stazione di ricarica.
Supponendo che un giorno il chilometraggio dell'auto elettrica sarà bloccato a 500 km NEDC, ma a quel punto ci saranno più stazioni di ricarica che stazioni di servizio, purché il parcheggio disponga di una piccola stazione di ricarica in grado di caricare, in questo momento , l’uso delle auto elettriche sarà più vicino al cellulare. Attualmente, la maggior parte dei telefoni cellulari viene caricata una volta al giorno e il motivo per cui gli utenti sono meno ansiosi è che ci sono molte risorse di ricarica: puoi caricare quando guidi, puoi caricare quando vai in ufficio e puoi caricare quando sei all'aperto, quindi hai delle custodie di ricarica per le emergenze.
C'è anche una situazione in cui l'autonomia dell'auto elettrica è ancora bloccata nei 500 km NEDC, ma la velocità di ricarica e il rifornimento ora sono altrettanto veloci, questa situazione è molto simile alla sensazione dell'auto elettrica e delle auto a benzina, potenza o meno potenza per guidare duro, comunque, caricare velocemente, dopo la ricarica è una brava persona, ma la probabilità che una situazione del genere sia molto piccola, perché sarà sulla ricarica e i requisiti tecnologici della batteria sono molto alti.
Forse esiste la possibilità che la velocità di ricarica sia dovuta alla stagnazione della ricerca e sviluppo; supporto infrastrutturale e altri motivi, nessuna velocità, ma l'autonomia ha raggiunto i 1000 km NEDC, forse questa è anche una soluzione al programma ansia da chilometraggio, se segui questo programma, anche se corri solo 50 km al giorno, è anche necessario portare con sé una batteria grande per svolgere un sacco di lavoro extra inutile è uno spreco estremo.
I risultati della ricerca sugli utenti mostrano che: scarsa esperienza di ricarica, strutture di supporto e tempi di ricarica inadeguati rappresentano la pressione sulle tre montagne del consumatore.
Il problema più grande è la mancanza di stazioni di ricarica domestiche e le scarse stazioni di ricarica pubbliche. Quali sono allora le esigenze dei consumatori per un veicolo elettrico “qualificato”?
L’85% dei consumatori desidera un’auto elettrica con un’autonomia di 300 km o addirittura 400 km o più. Quindi, soggetti a determinati vincoli tecnici, i consumatori devono scegliere tra autonomia ed efficienza di ricarica, cosa sceglieranno?
La scelta finale è polarizzata.
Spiccano il lungo raggio, il tempo di ricarica lungo e il raggio corto, il tempo di ricarica breve.
Una parte dei consumatori è disposta ad accettare tempi di ricarica più lunghi per ottenere una maggiore autonomia e ridurre la frequenza di ricarica; mentre un'altra parte di consumatori ritiene che sia più importante un'esperienza di ricarica rapida e relativamente vicina alla stazione di servizio, nel qual caso l'autonomia può essere compromessa.
L'impatto della “tre-elettricità” sull'autonomia
Per i veicoli elettrici, il nucleo della tecnologia dei veicoli elettrici sono le tre tecnologie elettriche.
Veicolo elettrico “tre elettrici” si riferisce a: batteria, motore, controllo elettronico, la tecnologia “tre elettrici” è anche una nuova tecnologia che differenzia i veicoli elettrici dalle auto tradizionali.
Queste tre tecnologie avranno un impatto diretto sull’autonomia dei veicoli elettrici con una singola carica, sul costo di produzione dell’auto e così via. Successivamente, esploriamo l'impatto principale delle tre tecnologie dei veicoli elettrici sui veicoli elettrici a nuova energia.
Le batterie dei veicoli elettrici si dividono in due categorie, accumulatori e celle a combustibile. Il motore del veicolo elettrico si riferisce all'alimentazione del veicolo come motore di potenza, in base al tipo di potenza di lavoro può essere suddiviso in motore CC e motore CA. Il sistema elettronico di controllo del veicolo elettrico è il cervello del veicolo elettrico ed è costituito da vari sottosistemi, ciascuno dei quali è generalmente composto da sensori, circuiti di elaborazione del segnale, centraline elettroniche, strategie di controllo, attuatori, circuiti di autodiagnosi e spie luminose.
Influenza della batteria sull'autonomia
Che si tratti di un'auto elettrica o di un veicolo a quattro ruote motrici, purché sia trainato dall'energia elettrica del trasportatore, tutto segue un motivo: le altre condizioni restano invariate, maggiore è la capacità della batteria, maggiore è naturalmente l'autonomia singola. . Le batterie per i veicoli elettrici sono come il serbatoio del carburante di un’auto a carburante tradizionale. Più grande è il serbatoio, più carburante contiene e più andrà naturalmente lontano.
Allora alcuni amici potrebbero sentirsi strani, dato che la batteria è una cosa “più è meglio è”, perché non collegare il doppio delle batterie? In questo modo raddoppierà anche l'autonomia del veicolo, giusto? In teoria questa idea è fattibile, ma in realtà esiste un “valore ragionevole” per tutto, e lo stesso vale per le batterie.
Il modo più semplice e violento per aumentare l'autonomia è inserire più batterie. La prima auto familiare di Tesla, la Model S, ha un passo di 2960 mm e una larghezza di 1964 mm (le dimensioni di un'auto del segmento D), parte del motivo per cui può essere semplicemente inteso come "riempire" più batterie.
Prendiamo ad esempio Zhidou D2, JAC iev7 e Tesla Model S, le loro lunghezze sono rispettivamente 2809 mm, 4320 mm e 4970 mm.
Se per il momento si ignorano spessore e larghezza, la lunghezza dell’auto rappresenta la capacità di carico della batteria. Quindi, in termini generali, Zhidou D2 ha un'autonomia di soli 155 chilometri, JAC iev7 ha un'autonomia di 280 chilometri, mentre la Tesla Model S (75D) ha un'autonomia di 469 chilometri, che è anche positivamente correlata con la lunghezza e le dimensioni di l'auto sopra elencata.
Se le dimensioni fossero state maggiori, oltre il segmento D, il target di riferimento sarebbe stato drasticamente più piccolo, e oltre l'estetica tradizionale dell'auto.
La prima vettura di NIO è un SUV da 7 posti, il passo supera i 3 metri, infatti, per venire incontro alle esigenze delle famiglie con 7 posti contemporaneamente, ha “riempito” più batterie per avere un'autonomia abbastanza buona, credo dovrebbe anche essere uno dei fattori da considerare.
Dal punto di vista dello spazio, le attuali vendite sul mercato dei veicoli elettrici sono state fondamentalmente basate sulle rispettive dimensioni del veicolo, per quanto possibile, per installare la batteria per garantire che l'autonomia e le dimensioni del veicolo siano in un intervallo equilibrato.
Oltre al volume, anche il peso è un motivo importante per i limiti di capacità della batteria. Questo è il motivo per cui i produttori di batterie di potenza stanno ora intensificando la ricerca su batterie con rapporti di densità energetica più elevati.
Quando le case automobilistiche lasciano abbastanza “spazio” nella batteria, possono iniziare dalla batteria stessa per l’iterazione tecnologica. Nel caso della batteria la dimensione rimane invariata, migliorando la densità energetica della batteria per aumentare l'autonomia. Ma in questo momento è necessario introdurre una dimensione “costo”.
Maggiore è il numero di batterie, maggiore è la densità energetica della batteria, e rappresenta anche il costo più elevato. E la cosa imbarazzante è che, anche se si utilizzano batterie con la densità di energia più elevata, non solo l’autonomia dell’auto elettrica non sarà paragonabile a quella delle auto a benzina, ma i costi di produzione dell’auto elettrica saranno così alti che i consumatori potranno non permettermi il livello. Quindi è un atto di bilanciamento tra posizionamento delle dimensioni, avanzamento aggiuntivo della gamma e costi.
La batteria è come il volume del serbatoio del carburante di un'auto a carburante, l'autonomia relativa del serbatoio del carburante ad alta capacità dovrebbe essere più lunga, quindi la capacità della batteria di alimentazione è quella di determinare l'autonomia dei veicoli a nuova energia è uno degli aspetti più importanti della nuova energia veicolo, attualmente immesso sul mercato tra i veicoli a nuova energia Tesla è considerata leader nei modelli P100D con capacità della batteria di 100 kWh, autonomia nominale NEDC di 613 km, autonomia effettiva L'autonomia effettiva potrebbe essere leggermente ridotta su questa base.
Su questa base l'autonomia effettiva può essere leggermente ridotta, perché l'aumento della densità di energia significa anche che la capacità della batteria è stata aumentata a condizione che il volume e il peso rimangano invariati.
Tuttavia, maggiore è la densità energetica, maggiore sarà anche il costo della batteria. Pertanto, sotto i vincoli di queste tre condizioni, gli ingegneri dei veicoli elettrici possono trovare un equilibrio tra i tre solo per quanto possibile, in base al posizionamento del veicolo. Solo in questo modo l'autonomia, le dimensioni della carrozzeria e il prezzo di vendita del veicolo potranno rientrare nella fascia di accettazione dei consumatori.
Impatto dei BMS sull'autonomia dei veicoli elettrici
Oltre alle prestazioni e alla qualità della batteria stessa, anche il BMS è un fattore importante che influenza l’autonomia dei veicoli elettrici.
BMS è il sistema di gestione della batteria, responsabile del monitoraggio della sicurezza e della gestione efficace della batteria di alimentazione di un veicolo elettrico, in modo che la batteria di alimentazione possa funzionare nelle migliori condizioni, migliorare l'efficienza e l'affidabilità della batteria di alimentazione ed estenderne il servizio vita. anche l'efficienza del BMS influirà notevolmente sull'autonomia.
Il sistema di gestione della batteria (ovvero il sistema di controllo elettronico dei tre sistemi elettrici più importanti nei veicoli a nuova energia) è principalmente responsabile del monitoraggio in tempo reale dei parametri fisici della batteria; stima dello stato della batteria; diagnosi online e allarme rapido; controllo di carica, scarica e precarica; gestione dell'equalizzazione e gestione termica.
Questo sistema è in qualche modo simile all'OBD del veicolo e al controllo ECU del motore, al controllo dell'iniezione di carburante del motore e al funzionamento del sistema elettronico del veicolo, il modulo più importante di Tesla è anche il sistema di gestione della batteria che è in anticipo sui tempi, in grado di identificare chiaramente la capacità/carica della batteria e gestione dello scarico, quindi la credibilità del percorso di autonomia apparente di Tesla è ancora elevata, il che significa che i produttori di automobili di nuova energia sono produttori di veicoli di nuova energia che devono essere avanzati nel campo. Si tratta di un’area in cui devono essere avanzati molti produttori di veicoli a nuova energia.
In parole povere, il lavoro del BMS comprende: prevenire il sovraccarico e lo scaricamento eccessivo dei veicoli elettrici, controllare la temperatura del pacco batteria, controllare il bilancio di carica del pacco batteria, monitorare le anomalie del pacco batteria e valutare la potenza rimanente del pacco batteria. pacco batteria di alimentazione. Il principale fattore che influenza l’autonomia dei veicoli elettrici è la “temperatura della batteria”.
L'efficienza di scarica della batteria del veicolo elettrico è influenzata dalla temperatura ambiente. Una temperatura troppo bassa o troppo alta renderà incompleta la scarica della batteria, influenzando direttamente l'autonomia.
Pertanto, un eccellente BMS non solo può rilevare la temperatura operativa attuale della batteria in qualsiasi momento, ma anche regolare la temperatura della batteria in base alle necessità, in modo che la batteria si trovi a una temperatura operativa più adatta, per quanto possibile. possibile per ottenere l'efficienza di scarico ottimale.
Ad esempio, lo stesso motore singolo da 200 kW può raggiungere un'accelerazione di 100 km in 7 secondi, può anche raggiungere un'accelerazione di 100 km in 15 secondi, purché non superi il valore limite teorico, questi parametri possono essere controllati attraverso la logica di controllo elettronico.
Impatto dei motori elettrici sull'autonomia dei veicoli elettrici
Come strumento per convertire l’energia (carburante) in potenza, il motore elettrico di un veicolo elettrico è più o meno equivalente al motore di un veicolo a carburante convenzionale. Molte persone pensano che il motore elettrico sia solo uno strumento per guidare il veicolo e influenzi solo gli indicatori di prestazione del veicolo come la velocità e la velocità massima e non abbia nulla a che fare con l'autonomia.
Ma in generale, la potenza del motore dovrebbe essere correlata negativamente all’autonomia del veicolo. È come se le stesse due batterie che funzionano per anni in un orologio elettronico potessero essere inserite in un veicolo a quattro ruote motrici ed esaurirsi in poche ore.
I produttori di auto elettriche affrontano lo stesso problema quando sviluppano un’auto elettrica. Se si utilizza un motore da 500kW l'indice prestazionale del veicolo sarà naturalmente incontrastato, ma probabilmente l'autonomia ne risentirà; tuttavia, se si utilizza un piccolo motore da 150 kW, l'autonomia sarà sicuramente migliorata, solo che l'accelerazione da fermo a 100 km/h richiederà probabilmente circa 10 secondi. Quindi, come abbinare un motore adatto ai clienti target del modello attuale è una domanda a cui ogni produttore di veicoli elettrici deve pensare.
Il motore elettrico, in un certo senso, sostituisce il motore di un'auto a benzina. Quindi il numero di motori (singoli o doppi) e la loro potenza determinano quanto “potente” è l’auto.
Come fa un produttore a scegliere tra “potente” e “duraturo”? Ad esempio, se un produttore ha due motori tra cui scegliere, la potenza sarà rispettivamente di 150kw, 300kw:
Se si sceglie un motore singolo da 150 kW, è come uscire dopo cena, il NEDC può raggiungere 500 km di autonomia, ma 100 km di accelerazione a 10 secondi di distanza.
Se scegli i doppi motori anteriori e posteriori da 300 kW. Quindi l'accelerazione di 100 km sarà un volo feroce, può entrare nel club dei 3 secondi, ma l'autonomia sotto NEDC potrebbe essere solo di 400 km.
A questo punto, il produttore deve trovare un equilibrio tra “feroce” e “duraturo” per diventare il preferito del consumatore target.
Se il consumatore target è giocare con l'accelerazione 0-100. Allora non c'è dubbio sulla scelta del bimotore da 300kw.
Se il gruppo di consumatori target si reca al lavoro. Quindi ovviamente puoi avere un motore singolo da 150kw;
Se il gruppo di consumatori target è il gruppo di reddito di fascia alta, allora questa scelta richiede che il dipartimento di pianificazione del prodotto del produttore effettui una buona indagine, al fine di sostenere il prezzo per raggiungere il gruppo di consumatori target, è necessario avere abbastanza una potenza feroce, almeno con la serie M, AMG, RS una battaglia, e allo stesso tempo bisogna tenere conto di una buona autonomia, sufficiente per andare al lavoro, in questo momento forse 150kw anteriore, 300kw posteriore, Un'accelerazione di 100 chilometri in 5 secondi è la scelta più perfetta. Questa è una scelta perfetta.
Se al tuo pubblico target piace guidare in modo aggressivo, allora il sacrificio appropriato dell’autonomia per soddisfare le loro esigenze è ovviamente più conveniente; ma se si preferisce una singola autonomia di 500 chilometri, i pendolari settimanali necessitano di ricaricare solo una volta una lunga autonomia di prodotti, un'adeguata riduzione della potenza del motore può anche aiutare il veicolo ad estendere l'autonomia.
Naturalmente, le abitudini di guida dei consumatori determinano direttamente la potenza operativa giornaliera del motore, quindi se vuoi che la tua auto elettrica abbia un'autonomia più lunga, mantenere una buona abitudine di guida ed evitare una guida prolungata e intensa è la soluzione più efficace.
Conclusione
In effetti, oltre alla batteria, al controllo elettronico, al motore, inoltre, ci sono molti altri fattori sottili che influenzano la durata dell'autonomia, ma a causa dell'impatto la grandezza è troppo piccola per entrare nei dettagli.
Tutto sommato, anche se l’autonomia è sicuramente uno dei criteri più importanti nella progettazione e costruzione di un’auto elettrica, non è l’unico. Oltre all’autonomia, un ottimo prodotto automobilistico deve concentrarsi anche su tanti altri aspetti, come il comfort, il lusso, la sicurezza e così via. Quindi, che sia per l’autonomia stessa o per le dimensioni complessive di un’auto, gli ingegneri automobilistici sono più propensi a cercare un equilibrio tra queste diverse condizioni. Nel caso di garantire che tutti gli aspetti del veicolo non siano problematici, per quanto possibile, soddisfare la domanda di autonomia del consumatore.
In altre parole, se non ti interessa nulla e costruisci semplicemente un'auto elettrica che può fare molta strada, puoi costruirla? Sicuramente, ma l'auto potrebbe non assomigliare all'auto nella mente di tutti. Ad esempio, è grande quanto un serbatoio, non c'è nessun sedile tranne quello del conducente, niente aria condizionata, niente audio e forse nemmeno cinture di sicurezza, e non c'è alcun comfort di cui parlare durante la guida, e l'unico la cosa che rende soddisfatti è che ha una lunga autonomia di 2,000 chilometri. Non ti piacerebbe se esistesse un'auto elettrica con un'autonomia così lunga?
Riteniamo che con la divulgazione dei veicoli elettrici, la disposizione delle stazioni di ricarica, la velocità di ricarica e il punteggio di autonomia NEDC dell'auto stessa sia una crescita a spirale, le tre avranno frequenze diverse, pendenze diverse nella crescita, ma alla fine, il tre troveranno una soluzione migliore, così da risolvere la piaga dell’ansia da chilometraggio.
Forse, in futuro, l’autonomia delle auto elettriche sarà più lunga di quella delle auto a benzina, l’accelerazione sarà più veloce delle auto a benzina, la ricarica sarà più economica e conveniente del rifornimento di carburante, e se davvero ci sarà un giorno del genere, le auto elettriche potranno salire sulla scena mondiale e orgogliosamente dire: “Benvenuti nell’era elettrica”!
