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我们每天会在知乎社区选择一个话题,419
为大家奉上话题里的干货答复。419
今天的话题是:419
爱驰汽车刚推出的电动超跑号称续航1200km,419
有可能完成吗?419
续航超越1000km的跑车,不可思议吧!419
就让知乎KOL、北京紫晶立方科技有限公司结合开创人419
张抗抗 来为你解答。419
爱驰汽车发布了RG “纯电动”跑车,续航里程到达1200公里,能够说是十分地惊人了!419
我曾经整理过目前主流的电动汽车续航里程状况,如下表所示:419
数据来源: 汽车品牌官网、汽车之家/易车网、其他媒体报道、工程师访间风闻等,不保证数据精确性。欢送朋友们指出错误,我来更正表格。标黄为存疑比拟严重的数据。419
目前工信部采用的是“综合工况”来测试续航里程,日本采用JP08工况,美国主要采用EPA工况。419
例如,特斯拉官网上标示的就是EPA工况的里程,进入中国销售后,要同时提供“综合工况”的里程,续航里程会进步一些。419
还有一种续航里程的测试办法叫“60km/h等速”,这种工况下的测试里程是很高的。419
当厂家声称“最高续航可达xxx公里”时,常常是指这个等速工况。419
普通来说,“综合工况”是比拟契合实践状况的,能够用来指导理论,但是当夏天太热开空调、冬天太冷时出行,续航里程还要大打折扣。419
能够看到,无论是哪个工况、哪个车型,续航普通都在300-500公里之间(宝马i3是个惯例),即使是配备100kmh电池的Tesla Model S的等速续航也没超越600公里。419
那么,爱驰RG的1200公里是怎样做到的呢?是不是互联网造车的一次营(hu)销(you)呢?419
其实,爱驰RG是一个搭载氢燃料电池的“纯电动”跑车。419
当锂电池电量缺乏的时分,氢燃料电池能够将氢气转化成电能,给锂电池充电。419
也就是说,爱驰RG的确是只运用了电能,但与普通的“纯电动”汽车不同的是,它的电池不只贮存在锂电池那里,同时还贮存在氢燃料里面,所以续航到达1200公里,也不是不可能。419
但是,当朋友们听到爱驰RG的续航的时分,还是纷繁发来信息来问我,主要有的声音:419
电动汽车进步续航里程不就是堆电池吗?你看特斯拉堆100度电是600公里,堆200度电不就是1200公里呢? 既然如此,堆电池就能完成的事情,大家都不做就他做,是不是有问题?419
另外一个声音则截然相反,对1200公里续航的真实性表达了质疑。他们以为燃料电池毕竟也是“电池”,为啥锂电池做不到的续航里程,燃料电池就能做到?419
我们先来剖析第一个问题:419
堆足够多锂电池的纯电动汽车,419
能否可以到达1200公里的续航?419
我们拿上表中的Tesla Model S 75做一个仿真实验:假定驱动系统的效率不变、外界的风阻系数与摩阻系数不变,不时地给它加电池,来察看续航里程的变化。419
在加电池过程中,会有以下两个逆来顺受的效应:419
电池容量增加,也就是可用的能量总量增加,这会带来续航里程的增加。419
汽车总重量增加,行程相同的间隔所消耗的能量增加,这会带来续航里程的减少。419
逆来顺受的两个效应,哪个会占上风呢?让我们来看看Matlab的仿真结果吧。哦不好意义,Matlab曾经卸载了,那我们看看Excel的仿真结果吧。419
图中能够看到,当增加电池容量的时分,续航里程也是不时增加的,但是增加的趋向越来越缓(我们暂时不思索电池本钱与体积的约束)。419
当续航里程增加到1000公里之后(对应的电池容量是500kWh),再增加电池容量的效果就很不明显了,并且越来越弱;419
当续航里程增加到1200公里之后(对应的电池容量是1500kWh),再增加电池容量,简直没有效果了。419
为什么会这样呢?419
缘由在于,当电池容量很大的时分,所增加电池容量大局部都用来运输电池自身了!419
打个比如,一个人徒步远行,路上没有补给,带1斤的干粮能够走20公里,带2斤干粮能够走40公里,但是带100斤的干粮就能够走2000公里吗?419
肯定是不能的,由于干粮自身的重量就把远行者给压垮了。419
那我们再来剖析一下,419
有几百分比的电池容量被用来运输电池自身?419
能够看到,Tesla Model S 75电池能量的24%被用来运输电池自身了。419
不会吧,号称节能环保的特斯拉居然把四分之一的电能用来运输电池自身在大街上跑来跑去……419
事实上,简直一切电动汽车都把20%~30%的电能用来运输电池。419
这还不是最严重的,当续航到达1183公里的时分,多达80%的能量被用来运输电池自身了,这是我们能忍耐的极限了。。。419
这个时分,你说我开的是新能源车呢,还是锂电池运输大货车呢?419
假如我们将80%定义为极限里程的话,那么这款Tesla Model S 75改款的超大容量纯电动车的极限里程是1183公里。419
回到我们最初的问题,419
堆足够多锂电池的纯电动汽车,419
能到达1200公里的续航吗?419
答案是不能!(而且这还没有思索电池本钱、体积等各方面的约束)。419
在剖析第二个问题之前,我们再剖析一个附加问题:419
锂电池技术得开展到什么水平,才干完成1200公里的续航呢?419
我们以30%的能量来运输自身作为工程理论中的最高值,那么经过计算得到,若想完成1200公里的续航,需求锂电池模组的能量密度到达420Wh/kg。419
也就是说,还需求3倍的提升。419
这在当前的锂离子电池的技术体系下,恐怕是难以完成的目的。而且,即便能完成,本钱能否能控制得住也是一个很有应战的问题。419
接下来我们来剖析第二个问题:419
为什么锂电池纯电动车达不到1200公里,419
而燃料电池就能够呢?419
其实不用说大家也应该晓得了,这个问题的关键在于能量密度。419
纯电动车的电池模组的能量密度普通在130-150Wh/kg之间,特斯拉是做得比拟好的,高达150Wh/kg。419
那么汽油呢?419
汽油的热值约为44MJ/kg,也就是12222wh/kg。419
汽油在发起机中的能量转化效率比拟低,但即便按20%算(电动车按80%算),其“等效能量密度”也有3000wh/kg,是电池的20倍。419
燃料电池固然也叫电池,但其实并不能充电,而是耗费氢气来发电。419
假如要打个比如的话,锂电池就是可充电电池,而燃料电池就是我们小时分用的那种不能充电的电池。419
从这个角度来讲,燃料电池其实是与发起机类似的——一个是耗费油,一个是耗费氢气。419
燃料电池的能量密度与转换效率我没有细细研讨,预算一下“等效能量密度”为4500wh/kg,是电池的30倍。419
那么,我们来看一下燃料电池电动车运输氢气自身会耗费几百分比的能量吧。419
如上图所示,当续航里程与锂电池原版的Tesla Model S 75相同为416km时,运输氢燃料所耗费的能量仅为氢气可转化总能量的0.99%;419
当续航里程到达1200km时,这个数值也仅为2.9%,远远低于锂电池的24%,这样听起来是不是舒适多了!419
其实汽油也是类似的,416公里时约为1.51%。419
实践上汽油车在行驶过程中,汽油会不时地耗费而减轻质量,这会使得百分比进一步降低。为了简化阐明,暂不思索这一效应。419
假如我们将80%定义为极限里程的话,那么氢燃料电池的极限里程为3.3万公里。419
当然,这只是为了阐明能量密度的差别,使得燃料电池车增加续航里程要远比锂电池电动汽车简单地多,而实践上没有人会设计这样的车的。419
回到所提出的第二个问题,419
为什么锂电池纯电动车达不到1200公里,419
而燃料电池就能够呢?419
答案是氢燃料的“等效能量密度”比锂电池高很多,所以进步续航里程的难度相对低很多,完成1200公里的续航里程是很合理的,就和传统燃油车完成1200公里续航的原理类似。419
假如3.3万公里的极限里程还不满足呢?好吧,我来想想方法。419
我的第一个倡议是能够上核聚变发起机!419
没错,也就是在汽车里面装一个小太阳,质能转换效率约为0.7%,以能量转换效率10%计算,那么等效热值也就是17 500 000 000Wh/kg,约为锂电池的1亿倍。419
那么能够算得极限续航里程约为0.18光年,能够沿赤道绕地球443万圈。419
假如0.18光年的极限里程还不满足呢?419
那我的倡议就是上反物质发起机!419
质能转换效率约为100%,以能量转换效率5%计算,那么等效热值也就是500 000 000 000Wh/kg,约为锂电池的30亿倍。419
那么能够算得极限续航里程约为1.29光年,能够沿赤道绕地球3亿圈。419
等等,为什么反物质发起机都上了,也才干飞行1.29光年,连离我们最近的4光年的三体星都到不了呢?那么所谓的宇宙游览岂不是全是扯淡啦?419
其实并非如此,在上述计算中都思索了汽车摩阻与风阻的损耗的,而星际飞行中,哪来的摩阻与风阻呢?419
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电动汽车419
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汽车之家419
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新能源汽车419
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能源419
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张抗抗419
BMW i3419
新能源419
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徒步

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