電動(dòng)汽車有三大核心部件:電池、電驅(qū)、電控。說句嘚瑟的花話,如果這三大部件都齊活了,那離上路也就是件分分鐘的事。
不論電動(dòng)汽車是不是未來,至少現(xiàn)在他一定是香餑餑,如果對(duì)燃油車沒有特殊情結(jié),車聚君想多數(shù)人還是會(huì)考慮一輛電動(dòng)汽車的。
燃油車的三大件“發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、底盤”大家都比較熟悉了,不過電動(dòng)汽車的三大件的普及率還沒這么高,知根知底才能算出好價(jià)錢,所以我們有必要先了解下他們現(xiàn)在的發(fā)展情況,以及都用來干嘛了。
一、電池:提供動(dòng)力
電池就是電動(dòng)汽車得以運(yùn)動(dòng)的源泉,分蓄電池和燃料電池兩大類。
比如鉛酸蓄電池、鎳基電池、鈉硫電池、二次鋰電池、空氣電池等屬于蓄電池;而堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)等則屬于燃料電池。
空氣電池因具有超高的理論能量密度而被認(rèn)為是電動(dòng)汽車的潛在動(dòng)力電源。比如此前Alcoa(美鋁公司)和以色列Phinergy公司研發(fā)了一款鋁空氣電池,能夠獲得大約1600公里的續(xù)航里程。不過由于鋁空氣電池在放電過程中會(huì)因陽極腐蝕產(chǎn)生氫,電池?fù)p耗十分嚴(yán)重,現(xiàn)在也僅限于研發(fā)階段。
相比空氣電池,三元鋰電池則是被眾人捧著的角兒,比如特斯拉就采用的是它(此前是松下18650電池、后替換為2170電池)。三元鋰電池由于能量密度高,循環(huán)性能好,低溫放電性能更好等特點(diǎn)在將來一定大有可為。特別是現(xiàn)在寒冬一來,電池掉電快的問題可是惱了不少人。
▲“相對(duì)25℃容量”指不同溫度條件下放電容量與25℃時(shí)放電容量的比值。它能準(zhǔn)確反映電池在不同溫度條件下續(xù)航的衰減,數(shù)值越高越好。
不過就市場(chǎng)占有率來說,價(jià)格相對(duì)便宜但能量密度相對(duì)較低的的磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池成了絕代雙驕的局面,就鋰電池材料在今年1-8月的裝機(jī)量來看,這二者表現(xiàn)相當(dāng)。
就磷酸鐵鋰電池而言,比亞迪是十分熱衷這項(xiàng)產(chǎn)品的,雖然該公司此前對(duì)外宣布旗下有的PHEV乘用車都已使用三元電池,而且在未來公司的規(guī)劃中,乘用車領(lǐng)域包括PHEV和EV車型都會(huì)逐步使用三元電池。
不過就在幾天前,比亞迪汽車股份有限公司項(xiàng)目部經(jīng)理郭偉男對(duì)外稱,在他們的未來規(guī)劃中,磷酸鐵鋰和三元體系將長期并行發(fā)展。個(gè)中緣由很多,有一點(diǎn)能夠肯定的是他們不會(huì)輕易放棄這種成本較低,相對(duì)性價(jià)比高的產(chǎn)品。
簡單來說,電動(dòng)汽車電池技術(shù)正在發(fā)展期,各色電池技術(shù)都在尋找著自己的出路,這其中不乏空氣電池這樣有著廣闊市場(chǎng)前景的產(chǎn)品,主流領(lǐng)域則暫時(shí)由磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池領(lǐng)銜,這二者在成本和能量密度上各有千秋,一時(shí)半會(huì)兒很難分出高下。
二、電驅(qū):電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能
電驅(qū)就好比發(fā)動(dòng)機(jī),只不過發(fā)動(dòng)機(jī)是將化石能源轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,而電驅(qū)則是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。常見的電驅(qū)有直流電動(dòng)機(jī)(有刷/無刷)、交流異步電動(dòng)機(jī)、永磁式電動(dòng)機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)等。
就發(fā)展前景看,電驅(qū)系統(tǒng)現(xiàn)在的主要目的是實(shí)現(xiàn)集成化,多電機(jī),至少是雙電機(jī)再加上齒輪來構(gòu)成動(dòng)力系統(tǒng),這才能獲得更佳的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力水平。
比如君越上那套智能電驅(qū)系統(tǒng),采用了雙排行星齒輪組與高性能電機(jī)設(shè)定。在雙排行星齒輪組結(jié)構(gòu)之間布置了兩組交流永磁同步電機(jī),主電機(jī)最大功率60kW/4000rpm,最大扭矩275Nm/0-4000rpm;副電機(jī)最大功率54kW/4000rpm,最大扭矩140Nm/0-4000rpm。
這款雙電機(jī)與1.8LSIDI直噴發(fā)動(dòng)機(jī)相配合,可實(shí)現(xiàn)電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng)等多種驅(qū)動(dòng)形式。
為什么舉例君越而不是更高大上的特斯拉鼠籠式鑄銅感應(yīng)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī),是想說明電機(jī)雖然是重要的部件,但并不是昂貴到爆的產(chǎn)品,要知道君越的這套智能電驅(qū)系統(tǒng)表現(xiàn)也十分優(yōu)秀。這套系統(tǒng)被使用在30萬左右的車型中,而且溢價(jià)還遠(yuǎn)不及特斯拉,說明還是有的賺的。
當(dāng)然我們也不能媚外,準(zhǔn)確說特斯拉的鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在原理上還是異步電動(dòng)機(jī),這是一項(xiàng)技術(shù)儲(chǔ)備相對(duì)成熟的產(chǎn)品。
無論是工廠大功率電機(jī)還是冰箱、洗衣機(jī)等,幾乎都能見其蹤影,只不過特斯拉對(duì)其進(jìn)行了特殊改進(jìn),并采用了導(dǎo)電系數(shù)更高的銅作為導(dǎo)電介質(zhì),效率可以達(dá)到97%以上。而且這款電機(jī)在體積足夠小的同時(shí)還能獲得超過10000轉(zhuǎn)的最高轉(zhuǎn)速和600N·m的扭矩,表現(xiàn)可是相當(dāng)亮眼。
從以上例子側(cè)面說明了,電機(jī)技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)步入了穩(wěn)定期,如果技術(shù)研發(fā)水平高,像傳統(tǒng)的異步電機(jī)也能玩出大花樣。
三、電控:電動(dòng)汽車的大腦
電控系統(tǒng)就好比汽車的大腦,它由電池管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)構(gòu)成,用來管理電池組,控制電池的能量的輸出和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速等。
在不同類型的電動(dòng)汽車上,電控系統(tǒng)存在一些區(qū)別,但總體來說一般都包括能量管理系統(tǒng)、再生制動(dòng)控制系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)以及動(dòng)力總成控制系統(tǒng)等。
其中能量管理系統(tǒng)最為關(guān)鍵,它承擔(dān)著對(duì)電池所有參數(shù)的讀取和電池?zé)峋夥矫娴墓ぷ?。特斯拉之所以能在迅速地占領(lǐng)市場(chǎng),和其優(yōu)秀的電池能量管理系統(tǒng)不無關(guān)系。
阻礙電控技術(shù)的發(fā)展主要在技術(shù)積累和策略,比如一體式電池的電池管理難度天生就會(huì)比分體式電池高,當(dāng)然前者有著體積更小,重量更輕的優(yōu)勢(shì)。所以說電控技術(shù)屬于前期成本高,但后期成本可控的一類。
四、三大件哪個(gè)成本最高?
以上我們簡單進(jìn)行了縱向?qū)Ρ龋榻B了三大件的發(fā)展?fàn)顩r以及各自的技術(shù)特點(diǎn)。那橫向?qū)Ρ瓤矗膫€(gè)的成本最高呢?
早前,特斯拉在Roadster電動(dòng)跑車上采用的18650鈷酸鋰電池,雖然能量密度高,幾乎達(dá)到170瓦時(shí)/千克,不過熱穩(wěn)定性很差,在180度左右就會(huì)出現(xiàn)分解現(xiàn)象并產(chǎn)生氧氣。
為了折中能量密度、功率密度以及安全性,在ModelS車型上使用了改性三元電池鎳鈷鋁電池,雖然比Roadster多出1000多節(jié)(為8000多節(jié))但成本卻下降了三成。這給ModelS得以被廣大消費(fèi)者所接受提供了保證。
事實(shí)上,麥肯錫此前發(fā)布的一份調(diào)研報(bào)告指出,電動(dòng)汽車供應(yīng)鏈(尤其以動(dòng)力電池為主)的平均成本在過去六年已經(jīng)下降了接近80%之多,從2010年的1000美元/kWh下降至227美元/kWh。而電動(dòng)汽車飛速發(fā)展的也正是近七八年的事,和電池的成本發(fā)展有著高度的重合。
我們假設(shè)電池包容量為60kWh,也就是說電池成本大約為13620美元(89899元),近9萬的價(jià)格,確實(shí)夠嚇人。
有分析稱,電動(dòng)汽車的成本構(gòu)成如下表,雖然準(zhǔn)確數(shù)據(jù)上有偏差,不過成本排名倒是差不離。
此前著名的美國全電池咨詢公司曾質(zhì)疑特斯拉Model3的實(shí)際售價(jià)將會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于特斯拉的既定售價(jià)3.5萬美元,將在5萬至8萬美元的區(qū)間范圍,最主要的原因是特斯拉很難將電池成本控制在較低的成本。
不過特斯拉CTOJBStrubel在接受采訪時(shí)便表示,他不認(rèn)為電池成本會(huì)成為阻礙特斯拉Model3做到3.5萬美元售價(jià)的因素。同時(shí)稱“外界總說電池成本低于整車制造成本的一半,實(shí)際上要低于1/4。”
按JBStrubel的意思,電池成本占整車成本25%以下,而不是50%以下。
雖然特斯拉最后順利將Model3起步價(jià)壓到了3.5萬美元,不過你想著花3.5萬美元就可以體驗(yàn)什么是特斯拉,那就太天真了。
這么說吧,想挑一個(gè)除黑色之外的顏色,得加1000美元;想換個(gè)尺寸大些的19英寸運(yùn)動(dòng)版輪轂,還得再加1500美元。標(biāo)準(zhǔn)版Model3的續(xù)航只有354公里,而長續(xù)航版(500公里)可需要再增加9000美元。不夸張的說,如果想體驗(yàn)真實(shí)的特斯拉,估計(jì)得掏6萬美元才行。
算著這筆賬,怎么覺得特斯拉是為了強(qiáng)行打臉呢?多少有著打腫臉充胖子的嫌疑,電池成本占多少不知道,但能肯定的是他們?cè)陔姵厣舷铝瞬簧傺荆瑢?dǎo)致只能變相的從其他方面分?jǐn)偝杀尽?/p>
車聚小結(jié)
以上我們介紹了電動(dòng)汽車的電池、電驅(qū)、電控技術(shù)的發(fā)展情況以及技術(shù)特點(diǎn)。三電技術(shù)就好比拉著電動(dòng)汽車奔跑的三駕馬車,一個(gè)都不能落下。不過要說沖在最前頭的老大,那肯定就是電池了。
曾有研究稱,電動(dòng)汽車要與燃油車在成本上有競(jìng)爭力優(yōu)勢(shì),電池成本必須壓低到100美元/kWh以內(nèi),而現(xiàn)在離這個(gè)目標(biāo)還差著一大截。借著三電成本分析,大家討論的電動(dòng)汽車有沒有前景的問題也有了證明。
此前美國全電池咨詢公司在一份報(bào)告中表示:“在2025年之前,電池成本不可能降低到167美元/kWh?!彼闶墙o了電動(dòng)汽車來了當(dāng)頭一棒。
電動(dòng)汽車的未來很美,但成本降不下來,那都是瞎掰。