icona汽车续航里程如何?,

新能源汽车驱动方式的下一站会是什么?

纯电新能源汽车这几年以肉眼可见的速度快速发展,与此同时,里程焦虑、充电等问题也随之而来。近期,知乎上就有个非常热门的话题:那些没有私人充电桩还买了电动车的人,现在后悔了吗?

从汽车能源技术发展的角度看,这可能是一个没有答案或对错的问题。

汽车行业目前的科技革新,堪称是汽车一百多年历史上最为深刻的一次。从能源驱动方式到智能网联技术应用、汽车造型设计及内部布局,甚至未来的飞行汽车等,这些都昭示着汽车行业正在经历着历史级别的颠覆性变革。

谁又能判定,目前处于主流地位的纯电驱动方式在何时又将被更清洁、简单的能源所替代呢?在科技迭代加速的当下,这是一个无法预知的问题。就现在的科技发展进度看,不仅电池技术的发展可能会让私人充电桩在不久的将来变得不是那么重要,同时,氢燃料、太阳能等新能源技术的发展也是日新月异,甚至无线充电技术也已经展露潜力。

高速膨胀的新能源汽车保有量让充电&续航问题愈发紧迫,包括特斯拉、比亚迪等主流品牌在内,目前所有的新能源汽车都需要依赖充电桩充电,最短也需要半小时才能充满电,每逢节假日高速服务区排队充电现象屡见不鲜,特别是对租房子、没有固定私人充电桩的用户而言,用车生活的路线规划、活动范围确实会受到限制。

但站在行业未来发展角度,通过充电桩为电池充电,是否是新能源汽车及未来出行的“必需品”,这仍需探讨、论证。

前沿技术始终是为方便用户生活而存在的,为新能源汽车用户提供更便捷和高效的补电措施,一直是全球各大科技公司、厂商、资本关注的核心,且已初步形成解决该问题的多个技术路线和发展方向。

作为二次能源,电能的存储一直是世界性难题,甭管磷酸铁锂电池还是三元锂电池,其本质是一种化学能&电能之间的转化装置,其充放电是一个内部的电化学反应过程。这一特征注定它受到能量密度、功率密度、循环寿命等诸多因素限制,即,你不能像理解油箱装油、气瓶装气那样,把化学电池视为永久性的存储工具。

如今,很多厂商均将“燃料电池+化学电池”的组合,视为解决新能源汽车充电&续航现实有效手段,也就是氢燃料电池车。不需要外接充电桩补电,通过燃料电池中氢气(来自储氢罐)与氧气(来自空气)的反应就可以产生电能,然后储存在化学电池中,或者直接给电机供电,此时,燃料电池相当于烧氢气的发电机,而化学电池只是一个临时电能中转站。通过加注氢气就能让车子自己“发电”,既甩掉了充电桩的累赘,也能解决环境问题(排放是水),思路上类似于增程式混动,但不依赖于化石燃料。

今年的进博会上,丰田汽车就展示了名为Mirai的全新氢燃料电池车(FCEV)。该车尺寸和凯美瑞相当,全车有三个储氢罐,容气量5.6kg,燃料电池堆最大输出功率达到128kW,能在-30°的低温环境正常运行,而整车的续航里程达到650km,相比上一代增加了30%。看似续航里程和纯电汽车没有代差,但给燃料电池车注氢的过程可比给纯电汽车充电方便快捷得多,参考现在常见的天然气汽车,基本能在5分钟内搞定。

除了丰田,现代起亚对燃料电池车领域下足本钱,2018年摩比斯(现代起亚供应商)就建立了全球最大的燃料电池生产工厂,而在今年进博会上不光展示了现代NEXO的氢燃料新能源汽车,还有氢动智能无人运输车(TRAILER DRONE)、应急救援车(RHGV)等物流/工程车辆案例。客观说,氢燃料电池确实对技术小型化有很高要求,乘用车的底盘空间有限,而像半挂车这种显然更能兼容燃料电池车的较大体积,目前,现代第三代商用车燃料电池堆栈已经能做到200kW,TRAILER DRONE的单次加氢的续航里程可以达到1000km。

在2021进博会上,意柯那携手合作伙伴STOR-H Technologies SA向公众展示了基于绿色氢能的城市低碳出行一站式服务生态系统,包括燃料电池自行车、低压固态储氢罐、储氢罐售卖机、便携式充氢设备等。通过该服务生态系统,用户可以实现“随时随地、随取随用”的氢能源自由。

更让人眼前一亮的是,用户通过制氢设备,能在家里自己制造氢气,通过储氢罐实现能源自制。随着这些技术和设备在未来不断的发展,也许在不久的将来,我们也能为自己的汽车自制能源,到了那时,私人充电桩也许将真的再无用武之地了。

本质上,生物圈所有的生命形式与活动均由太阳能驱动,这绝对是最清洁的能源之一。而将太阳能转化为电能的技术也已经商用多年,例如太阳能路灯、太阳能屋顶,又或者地球轨道上海量的导航卫星、气象卫星、空间站等等。

在汽车领域,通过将太阳能引入到公共交通中,从而延长续航的技术探索也从未停滞。现代第十代索纳塔的混动版车型,其车顶就搭载了两块38.9英寸和25.9英寸太阳能电池板,可以将太阳辐射通过单晶硅材料的光电效应转换成电能。虽然这种方式的能量转化效率仅20%左右,输出功率远不足以驱动车辆,但给车辆的12V电气系统供电还是够用的。

广汽传祺Aion S的全景天窗部分也采用了光伏系统,可输出60W的电功率,既可以实现普通天窗的通风换气功能,也可以为多媒体、音响、座椅加热等用电设备的12V车载电源充电。相同思路的还有小鹏P5、丰田普锐斯等新能源汽车,都是在太阳能充电领域的大胆尝试。

随着技术进步,太阳能电池的光电转化效率也会提高,未来车载太阳能充电系统也将发挥更重要的作用。虽然,受限于功率密度、天气以及黑夜影响,新能源汽车出行不可能完全依赖太阳能技术,但能做到随时充电也必然会最大限度扩展其纯电续航里程。

如果要做只有三电系统(电池+电机+电控)的纯电汽车,就必然要依赖充电桩吗?其实,也不尽然。

当前充电桩面临的问题主要有功率小、覆盖率低、车位改装受环境影响大等等。业内普遍认为,无线充电技术的发展能够有效解决当前充电桩建设面临的众多难题。

未来,高度模块化、集成化、智能化、隐藏化的无线充电桩,将与车位完美融为一体,并作为城市的基础设施出现在绝大多数公共停车场。它们对于燃油车而言就是普通充电桩,而当新能源汽车进入泊位,就会自动进行连接补电,并直接从用户绑定的账号扣款(电费)。

2019年款宝马535Le(欧规插电式混动版)就推出了原厂集成感应充电设备,包括可安装在车库或室外停车位的感应充电底座(充电基板),和固定在车辆底部的车辆部件(车载感应线圈),无需任何电缆,只要将汽车停放在充电底座正上方即可,系统会自动耦合车辆和充电模块的无线充电设备。试想一下,如果城市大部分车位都配有该充电模块,那么就可以做到随时随地利用碎片时间充电。

至于电池本身,化学电池的技术指标、制作工艺、新材料应用等等近几年也确实迎来高速发展时期,市场也涌现了大量极具竞争力的新品。

2021年7月宁德时代对发布了第二代钠离子电池,160Wh/kg的能量密度确实达不到锂电池的水平,但胜在材料便宜,氯化钠(食盐)的成本可比锂、钴等金属低了不止一个数量级,更有利于产业化,例如微型电动车、两轮电动车等等都有非常大的市场潜力。

而在高端电池领域,蔚来汽车、长城蜂巢、宝马/福特等各大企业都在固态电池领域下重注,这种动力电池不需要电解液,正/负极和隔膜可以直接连接,能量密度可以比液态/半液态电池高2-10倍,新能源汽车纯电续航1000km+,这是最主流,且最有希望的解决方案。

如果综合电池技术指标和材料成本,印度Saturnose公司称将在2022年推出一款铝离子电池,或将成为世界首款商用铝离子固态电池。据悉,该电池12分钟就可以充满,可以续航1200km,且支持2万次的充放电循环,只是,目前还不清楚其商业化效能如何,特别是材料的工艺成本。

21世纪至今,关于新能源汽车各项技术的探索从未停止,随着氢燃料电池、太阳能电池、无线充电、固态电池在内的众多先进技术的应用,新能源汽车对私人充电桩的依赖也将逐步削弱,未来的交通出行工具必然是比当前燃油车更节能环保、更高效便捷的硬核科技产物,也完全用不着担心充电、续航这方面的问题。

END

2024-04-30

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