購買純電動車的心理障礙之一,就是電池的續航能力。300 公里以下的純電動車,很容易引起使用者的里程焦慮問題。但絕大多數電動車的續航里程也沒有像特斯拉那樣超過 500 公里。
為什么特斯拉靠著鋰電池就能達到 500 公里續航,而其他車型做不到?
直覺上答案似乎很簡單:特斯拉往車上堆了足夠多的鋰電池。
這樣回答不算錯,但總感覺意猶未盡 —— 多堆電池的想法又不難,如果堆得多就跑得遠,一點技術含量也沒有,那憑啥只有你特斯拉想到了呢?
如下表,都 2018 年了,還是只有特斯拉續航超過了 500 km。難道其他車企,腦袋都被石頭砸了嗎?
殊不知,多堆電池也沒那么簡單,是需要條件的。
電池越多、續航越長的想法是否可行?
以特斯拉 Model S 75 舉例,如果 75 kWh 的電池可以跑 469 km,那么裝 150 kWh 的電池是否可以跑 900 km?裝 225 kWh 的電池是否可以跑 1350 km?這仿佛是一道簡單的算術題: 2 倍電池 2 倍里程、3 倍電池 3 倍里程,天經地義。即便不是嚴格的規律,那也不會差太遠吧?
而真實情況卻是反直覺的!我們以 Model S 75 做個仿真,縱坐標是續航里程,橫坐標是電池容量。
裝 150 kWh 電池只能跑不到 700 km,與 900 km 相差不少。裝 225 kWh 電池只能跑不到 800 km,與 1350 km 相差甚遠。無論裝多少電池,續航里程都突破不了 1250 km!為什么會這樣呢?
原因在于,當電池容量很大的時候,所增加電池容量大部分都用來運輸電池本身了!
打個比方,一個人徒步遠行,路上沒有補給,帶 1 斤的干糧可以走 20 公里,帶 2 斤干糧可以走 40 公里,但是帶 100 斤的干糧就可以走 2000 公里嗎?肯定是不能的,因為干糧本身的重量就把遠行者給壓垮了。
那么汽油車為啥沒這個問題呢?
不難發現,這個問題的關鍵在于能量密度。電池組一般在 130 - 160 Wh/kg,而汽油是 12222 Wh/kg,相差將近 100 倍。也就是說,能量密度決定了堆電池數量的難度!在能量密度受限的情況下,電池數量堆到一定程度,就會變得相當不經濟了。
特斯拉在幾年前的 Model S 上就做到了 150 - 160 Wh/kg,這是什么水平呢?
與下圖的典型電池組能量密度比較一下:特斯拉的能量密度,放到 2018 年依然是數一數二的頂尖水平,這是他敢于在好幾年前就堆很多電池的底氣。
二、百公里電耗
上步已經講了,其實多堆電池也是挺有技術含量的。那么,如果既能多堆電池,又耗電少,豈不是更能突顯技術水平、跑得更遠?好,那我們再對比一下:
首先我們從上表中,找到國產電動汽車的兩個優等生:
動力總成效率高:榮威 Marvel X 兩驅版,車不輕,1759 kg。但每噸百公里電耗做到了國內第一,所以百公里電耗也只需要 13.03 度電。
輕量化做得好:廣汽 GE3 530 的動力總成其實不咋的,8.2 的數據還不如蔚來、威馬。但奈何輕量化做得好啊,只有 1628 kg,所以百公里電耗也只需要 13.35度電。
國內兩大高手,Marvel X 走的是力量派,下肢肌肉青筋爆起,跳得高、跑得遠; GE3 530 走的是輕功派,肌肉弱一點,但身輕如燕,也跑得遠。
特斯拉呢?
身體和 GE3 530 差不多輕,下肢肌肉比 Marvel X 還強,百公里電耗達到了驚人的 11.55 度。與代表電動汽車最高水平的日產 Leaf 水平相當。感謝魚非魚博士的補充:特斯拉測 Nedc 故意保守了,說是為了避免誤導消費者。看 Epa 數據,Model 3 電耗比 Leaf 還低了 17%。
那 Model 3 的實際表現可能就相當恐怖了。拿 Model 3 來對比,是因為整備質量相當,也就是車差不多大。
但也許有人說不公平?畢竟 Model 3 不是 SUV,風阻天然會小一些。
好吧,那我們搬出來 Model X100D,2459 kg 比蔚來 ES08 還要重一些,背了 100 kWh 的大電池與雙電機驅動,它的百公里電耗 18.12,優于蔚來 ES 8;每噸百公里電耗 7.36,優于 Marvel X 四驅(這還沒有考慮特斯拉傾向于把續航里程測低一些的因素)。
三、買到便宜的電池
即便百公里電耗做優秀了,但多堆電池,那還是要花錢的啊……
別急,馬斯克這個人很牛。
馬斯克:松下先生,我要造車了。你的夢想是想和我一起造車呢? 還是就像現在這樣,賣一輩子的糖水呢?哦不,賣一輩子筆記本電池呢?
松下: 馬斯克先生,我的青春希望燃燒,請帶我們進入汽車行業吧!
馬斯克:好,那你給我打個 5 折。
松下:……
松下在給特斯拉初期賠本賣 18650 電池,多賣 1 節虧 1 節。
四、石破天驚的產品地位
如果做到了上面三點,放到 2018 年,成功做出電動汽車并賣出去,就基本可行了。但時間如果回到七八年前,還是很難……那時電池還是挺貴的。既然電池還是貴,那就做豪華電動車,這不是很簡單的思路嗎?放在今天是不難,不難的原因在于特斯拉已經證明這條路可行了。
但作為電動汽車行業的親歷者,我可以負責任地說:第一個有這種想法并實施,真的很難!作為創新的回報,Model 3 在美國中級豪華車市場表現卓越。
小結
跑得遠,是因為電池堆得多。這是能量守恒定律決定的,這話沒錯。
電池堆得多也不簡單,需要:能量密度高、百公里電耗少、電池買得便宜。特斯拉都做到了,而且是很多年前。
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原文標題:為什么只有特斯拉能做到堆電池?
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