从400公里到500公里用了3年零4个月,从500公里到700公里只用了一年
里程恐惧可能会成为一个历史术语。
根据工信部的应用数据,计划于4月15日上市的小鹏P7后轮驱动超长续航NEDC续航里程将达到706公里,成为首款续航里程超过700公里的量产电动汽车,也是首款续航距离超过特斯拉的电动汽车。
700多公里,这在几年前是电动汽车无法想象的。2020年,随着新能源技术的飞速发展,你还记得中国首批电动汽车的续航里程吗?你还记得第一款续航里程为600、500、400或300公里的车型吗?
中国自2010年起实施新能源汽车补贴政策,大力推动新能源汽车的发展。然而,由于技术和成本的原因,2010年至2015年间,电动汽车的车型更少,续航里程更短,成本更高。
2011年,《汽车商业评论》记者采访了几位中国首批电动汽车私人用户,其中包括上海安亭汽车城的员工和MINI E纯电动中国路试司机。
当时,几款车的续航里程为:奇瑞瑞奇M1-EV 150公里,力帆620纯电动160公里,众泰EV 200公里,MINI E 224公里。当时,并不是所有的范围都是NEDC范围,一些型号在其参数表中直接指示了“最大范围”。
之后,更多的纯电动车型逐渐推出,续航里程逐渐增加到200-250公里。
首款续航里程为300公里的电动汽车是比亚迪e6,该车于2014年3月上市。在接下来的五年里,第一款续航里程超过400公里和500公里的车型仍然被比亚迪垄断。直到2019年10月,第二个续航里程超过100公里的品牌才出现:广汽新能源。小鹏成为第三个打破纪录的品牌。
以下是续航里程超过400公里、500公里、600公里和700公里的第一款车型的相关信息摘要。
可以看出,从400公里到500公里的最长续航里程为3年4个月,从500+到600+只需要7个月,而从600+到700+只需要6个月,如果没有疫情,应该只需要5个月。
按照这种模式,难道不可能在2020年内实现800公里以上的射程吗?
让我们逐一回顾这些具有里程碑意义的车型,以及当时中国新能源行业的现状,并发现一些有趣的事情。
突破400公里-比亚迪e6 400
2015年5月,在工信部第四批免征车辆购置税的新能源车型目录中,比亚迪e6一举将续航里程从300公里提高到400公里。
2015年11月,比亚迪e6 400上市,成为首款在工况下续航里程达到400公里的国产电动汽车。
在保持重量略微增加的前提下,该车型使用磷酸锰铁锂电池代替磷酸铁锂电池,提高了电池能量密度,并在300公里至400公里的续航里程内实现了显著增加。
该车配备了容量为82千瓦时、能量密度为150瓦时/公斤的磷酸铁锰锂电池,成本约为1500元/千瓦时。当时,国产汽车的锂电池成本一般在2000元/千瓦时左右。
与磷酸铁锂电池相比,磷酸铁锰锂电池正极材料具有电压高、易于管理、体积密度高、循环寿命长、安全性高、成本低、低温性能好等优点。E6400电池的容量增加了19千瓦时,但电池的整体重量实际上减少了50公斤。
为了平衡电池放电效率和稳定性,比亚迪e6 400采用了全新的电池控制系统和全新的水冷冷却系统。尽管使用相同的……
tifreeze与旧e6一样,通过在电池模块内添加散热片和全覆盖的水道来确保电池运行的稳定性。
突破500公里-比亚迪唐EV 600
比亚迪e6 400的续航冠军已经保持了很长一段时间。
2016年3月,财政部公布了《关于2016-2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》,其中提到,除燃料电池汽车外,其他车型的补贴标准将从2017年适当下调至2020年,续航里程和电池能量密度等指标将与补贴金额直接挂钩,鼓励车企从侧面增加续航里程,以提高新能源汽车的吸引力。
2016年9月,新能源汽车被曝出取补贴,政府提高了新能源汽车的准入门槛。2017年,新能源汽车补贴政策大幅下降,迫使电动汽车制造商转向远程车型的研发和生产。主流电动汽车已进入400公里时代,北汽、比亚迪、江淮、吉利等多家自主品牌车企突破400公里续航里程大关。
2018年12月,两款续航里程超过500公里的新能源车型出现在工信部第22批免征车辆购置税的新能源汽车车型名单中。一款是东风风神E70,另一款是比亚迪的唐EV600。
综合续航里程508公里的东风风神E70 600于2019年9月上市,而综合续航里程520公里的比亚迪唐EV 600则于2019年3月上市,成为首款续航里程超过500公里的车型。
比亚迪唐EV 600不再使用磷酸铁锂电池,而是搭载了比亚迪开发的NCM622电池。电池组总容量为82.8千瓦时,能量密度达到161瓦时/公斤,电池成本接近1500元/千瓦时。
由于采用了大容量方形铝壳电池组分组方案,电池组容量达到135Ah,减少了大量外壳材料重量,比能量密度为140瓦时/公斤的上一代电池轻77公斤。
除了超大容量电池组,基于新e平台打造的比亚迪唐EV 600还采取了各种措施来增加续航里程,例如集成智能电池温度控制系统,并采用多种绝缘设计,以减少电池中高温和低温造成的容量损失;
还有高度集成的驱动系统电机、电子控制和变速器,采用轻质车身设计和低风阻轮毂设计,实现整车0.33cd的风阻系数。
突破600公里-广汽新能源Aion LX
2019年3月26日,与比亚迪唐EV 600上市同月,财政部官网公布了《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》。在缩小补贴范围的同时,进一步提高了新能源汽车动力电池系统的能量密度要求、新能源汽车的能耗要求、电动乘用车的续航里程门槛。
尽管政策上没有新的变化,但补贴金额已降至2万元或以下,总体成本占比正在下降,对车企的影响也在减少。车企不再追求高额补贴,而是努力推出真正有竞争力的车型,拥抱无补贴消费与全球车企竞争的时代。
继比亚迪电动汽车600之后,比亚迪秦Pro电动汽车、小鹏G3和腾势X纯电动版等多款车型的续航里程在2019年突破了500公里大关。
2019年8月30日,在工信部发布的第26批免征车辆购置税的新能源汽车车型目录中,我们看到了续航里程为650公里的广汽新能源Aion LX。
纯电动汽车的续航里程从400公里到500公里用了三年零四个月,从500公里到600公里只用了七个月。2019年10月17日,广汽新能源Aion LX 80上市,实现续航600公里的突破。
Aion LX采用了来自宁德时代(300750,库存条)的最新NCM811电池单元,能量密度约为234瓦时/公斤,电池组容量为93千瓦时,能量密度为180瓦时/千克。目前,它在中国品牌的纯电动汽车量产方面处于领先地位。
目前,电动汽车40%的BOM成本由动力电池系统组成,40%的动力电池BOM成本由正极组成。随着镍含量的增加和钴含量的降低,811三元锂电池正极材料的成本可以降低15%。
根据振力研究提供的数据,811三元锂电池正极材料的价格为每吨16.6万元。据中国科学院欧阳明高研究院在“中国电动汽车百人会”年会论坛上介绍,811三元锂电池的成本,即使对特斯拉来说,也可能在1000元/千瓦时甚至更高,普通新能源车企的成本可能在1200元/千瓦小时。
由于811电池单体的正极材料的热分解温度仅为120摄氏度,与其他三元锂电池的200摄氏度和铁锂电池的700-800摄氏度有显著差异,以及电池的倍率性能,需要生产技术和工艺的指数级改进。电池集成到车辆中后,对BMS电池管理系统和电池组保护性能提出了更高的要求。
除了加强Aion LX的BMS电池管理系统外,广汽新能源还加强了电池组外壳的强度,并将电池组下外壳设计为双层结构,以确保在安全条件下的长续航能力。
突破700公里-小鹏P7
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在2019年811三元锂电池成功量产后,爱知U5、吉利几何A、NIO ES6等多款车型也搭载了811三值锂电池。
电动汽车在电池寿命方面逐渐赶上汽油车的现状,也给了市场和消费者更多关于电动汽车的想象空间……
s、 新能源汽车制造商也开始朝着更高的目标迈进。
2020年3月13日,工信部公布了第30批免征车辆购置税的新能源汽车车型,续航里程706公里的小鹏P7亮相。
这款将于4月上市的车型配备了来自宁德时代的新一代811电池,以及由全铝盒子和SMC复合材料等轻质技术制成的方形电池组。该电池具有80.87千瓦时的额定能量和170瓦时/千克的能量密度。
小鹏P7通过精心设计的智能热管理温控系统,可实现-30℃至55℃的超宽温度范围;高性能三合一电驱动系统在全球率先搭载德国英飞凌950IGBT模块,可连续向电机输出580A的大电流40秒;采用实时准确的温度估计技术,有效管理IGBT的核心温度;配备高扭矩水冷式减速器,国内首个外冷通道。
整个电驱动系统的体积仅为18.6升,功率密度为2kW/kg,是业界领先的;通过系统优化匹配,电机系统最高效率大于95%,NEDC综合运行效率大于85.5%。
为了增加续航里程,小鹏P7采用流线型车身,通过主动前格栅、半隐藏式雨刷设计、隐藏式电动门把手、低风阻外后视镜、精细的尾部设计和车身底部的扁平布局,将车身的风阻系数降低到0.236Cd。
阻力系数对射程至关重要。以P7为例,阻力系数每降低0.01 Cd,NEDC综合射程就会增加约8公里。
在短短一年内,电动汽车的续航里程限制从500公里飙升至700公里。一方面是由于政策压力,补贴退坡迫使新能源汽车“断奶”,在没有财政补贴的情况下面临燃油车的竞争;另一方面,是新能源汽车自身技术发展的需要。续航能力的突破将直接影响消费者使用电动汽车的体验,从而影响人们对电动汽车的接受程度。
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谁是第一个800公里的车型?
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回顾续航里程的进步,可以看到中国电池技术的进步,也可以看到整个新能源汽车行业的进步。
在400公里阶段,掌握了电池技术的比亚迪之所以长期领先,是因为它比其他汽车制造商更清楚如何最大限度地发挥电池的有效性。
在500公里阶段,率先上市的比亚迪没有使用其最好的磷酸铁锂电池,而是使用了自主研发的三元锂电池。比亚迪之所以能够推出首款超过500公里的车型,应该与它自己的电池生产有关,因为它在电池匹配和生产技术方面比其他公司更有效率。
在超过600公里的阶段,高镍811三元锂电池的性能显然优越,而且电池都来自供应商,不再是独家所有。当电池的功能相似时,需要考虑其他影响续航能力的因素,如体重、电池管理、风阻系数等。从设计阶段就需要考虑如何节电增效。谁能把这件事做到极致,谁就能抓住机会。例如,小鹏率先突破700公里,电池容量低,能量密度低。
未来,如果电池性能没有质的突破,那么续航里程的提升只能在其他方面实现。最简单的方法是提高车辆的节能效果,例如在上述车身设计、减重和电池管理方面挖掘潜力;更复杂的方面是改进电池包装形式,例如CTP包装,它只改变了生产流程,增加了车辆的续航里程,而没有提高电池性能;
一种更复杂的方法是改进现有的电池材料配方,例如四元锂电池。然而,这种方法需要相对较长的时间来解决未来电池的一致性、耐用性和安全性等一系列问题。
800公里模型是什么时候出现的?范围的极限是多少?
在2020年电动汽车百人大会论坛上,中国科学院院士院士、中国电动汽车百人大会副主席欧阳明高公开表示,目前电动汽车制造商需要关注的问题不是续航里程,而是车辆安全和充电焦虑。
北汽集团董事长徐和谊也认为,续航里程越长越好。“续航里程600公里的电池是300公里重量的两倍。无论怠速,电池重量都会增加,这会加剧轮胎磨损。此外,运营成本也会大幅增加。我们通过多种综合因素计算,续航里程300公里就足够了
一些新能源公司内部人士表示,500公里的续航里程是纯电动汽车的分水岭,除此之外,电动汽车的续航里程将与汽油动力汽车相似。
然而,问题的关键在于,电动汽车的标称续航里程,甚至是NEDC续航里程,都与实际行驶里程有一定的偏差,而且这种误差可能会因天气、路况、行驶速度甚至电池管理系统等因素而变得不确定。你可能无法清楚地知道汽车能走多远,这是目前里程焦虑的主要问题。
这种焦虑可能会随着充电设施的合理分布和充电时间的减少而减少,但目前大多数人认为,在确保安全的同时,拥有更长的续航里程更可靠。
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你还需要氢能还是固态电池?
续航里程之所以能在5年内翻一番,主要得益于电池技术的进步和成本的降低。
目前,电池制造商主要专注于改进电池的制造工艺,创新和改进电池材料,以增加续航里程并降低成本。
在制造技术方面,CTP技术已经成为一个新的方向,将电池单元直接集成到电池组中,消除了对中间模块的需求。目前,CTP有两条技术路线:一条是采用完全模块化的方法,另一条是用大模块取代小模块。
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比亚迪的“刀片”电池属于前者。首款搭载该电池技术的比亚迪汉纯电动版将于今年6月上市。
后者的代表性企业包括宁德时代、特斯拉、蜂巢能源等。北汽已宣布将在其电动汽车EU5上使用宁德时代CTP电池组。
电池材料的创新也在不断进步。三元锂电池正极材料中的钴是影响电池成本的重要因素。特斯拉的新电池消息称,“不含钴并不一定意味着它是磷酸铁锂”,这在业内引发了无尽的猜测。镍锰锂电池、锂硫电池、锂空气电池和其他“无钴”电池都在开发中。
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3月4日,通用汽车和LG化学联合推出了一款新型电池Ultium,该电池在正极材料镍钴锰中添加铝,以提高能量密度和安全性。与此同时,它通过降低钴含量进一步降低了成本,预计将于2021大规模生产。
在国内电池公司中,蜂巢能源于2019年7月发布的NCMA四元锂电池也将于2021批量生产。
如果锂离子电池继续遵循这一趋势,那么氢能和固态电池是否仍然存在将是一个很大的问号。
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