集微网 · 2021年02月18日

【芯视野】续航1000公里的“追逐”?

进入2021年,新能源汽车的续航史好似进入了新航道。

无论是蔚来汽车发布150kWh固态电池,称搭载该电池的车型,NEDC续航可达到1000公里;还是智己汽车宣布旗下首款车型与宁德时代开展合作,搭载“掺硅补锂”电池,最大续航里程将超过1000公里;以及广汽埃安在其官微发布的一则石墨烯超级电池预告称,其搭载石墨烯基超级快充电池的车型8分钟可充电80%,NEDC标准续航里程达到1000公里,好似车企已不约而同跨入“1000公里俱乐部”,让此前困扰行业十几年的“里程焦虑”成为过去时?

质疑声随之而起,围绕“1000公里续航”话题的争议火药味十足,站队双方口诛笔伐势同水火。但细究起来,“口水战”的背后其实是短期和长期之争,关键的问题或是这一续航里程究竟何时能驶向“现实”?

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难度在哪?

1000公里续航的重任无疑就是“电池材料创新”,毕竟电池占据电动车成本四成左右。但需要明确的是,一直以来动力电池要在平衡比能量、寿命、快充、安全、成本等相互矛盾的性能指标上“取舍”,而新型材料“替代”目前主流的电池材料如锂电池等,显然是需要厚积薄发的一件事情。

此外,增加现有电池数目是当下可操作的方法,相应地实现快充则挑战更甚。

我国台湾某资深人士对集微网记者表示,续航多少要看在车上装多重的电池,理论上是电池越多,续航越长。以特斯拉某量产车最大电池容量是100kWh、续航500公里为例,以家用电220V来充电,约10小时充满,电流达80A;而以400V超充,则1小时充满,电流则需要450A。

以此估算,这位人士分析,如果要续航1000公里,车重或要再增加800公斤。而如果达到半小时充80%的效果,那么充电站的电流电压至少要增3.2倍,这一难度偏高,这意味着充电桩电压和电流都要更改

不止如此,在电动车中扮演“指挥”作用的BMS(电池管理系统)也要匹配“优化”。恩智浦半导体副总裁兼驱动和能源系统产品线总经理李晓鹤提及,在整车电气化过程中,延长续航里程、缩短充电时间是其中一大挑战。电池本身在成本和性能上已成为整车厂致胜的关键点,而电池的安全性以及效率需要通过BMS系统的提升来体现。

TI中国区嵌入式与数字光处理应用技术总监师英也表达了类似的观点,即BMS系统设计时要解决安全性、可靠性以及如何最大化续航里程的挑战。

“从电化学的角度来讲,延长里程要提高比能量,缩短充电时间则要增加比功率,如果需要用更激进的化学材料来做电芯以提高比能量和比功率,那或会出现更明显的危险因素或可能的风险点,如过压、过充、不稳定的化学物质、热失控等,这就需要BMS有更快的诊断速度,以及更精确的对于电压、电流、温度甚至压力的传感测量。”李晓鹤进一步指出,“这也意味着,在逐渐挑战比能量和比功率极限的过程中,电池管理的功能安全的等级、诊断的精度和速度变得愈发重要。

显然,续航1000公里不止是“电池”及电池管理系统在战斗,一系列的配套措施也要跟进。而且,8分钟快充也不光是电池的问题,更取决于高功率充电桩技术的推广,因而这在很大程度上是一个产业链耦合问题,对中国的充电桩行业进一步的技术升级亦形成挑战与机遇。

不再是梦?

厘清大势,才能走得长远。

而电动车的续航之路迈进1000公里这一“新里程”,其实是长期蓄能的必然。

有专业人士分析说,电动车所谓的续航不足、成本高等问题本质都是“生产得太少”,只要市场规模足够大,吸引更多的人才进来了,解决复杂问题的能力也将不断跃进。以彭博新能源财经数据来看,电动汽车电池组平均价格从每千瓦时1100美元降至每千瓦时137美元,在过去十年中下降了89%

而随着电池的不断进步和发展,接下来这十年电池成本的“下滑”趋势将一直持续,续航里程也将随之不断提升。

在这一趋势面前,唯有识势和谋势才能掌握主动。一方面,全球已形成开发电动车的共识,注定大有可为。另一方面,对于国内汽车业来说,以往在传统汽车领域“为别人做嫁衣”,技术换市场的路线已然证明“覆水难收”,而电动车显然是国内“翻盘”的百年一遇的机会。

即使解决里程焦虑是头等大事,但对于国内整车企业而言,越是技术活,越是“心急吃不了热豆腐”。国内企业只有拿出赚慢钱的定力来,以技术为出发点,专心投入研发,注重理论和实际的结合,真正拿出真枪实弹的好产品才是王道。

无论如何,向1000公里“行车”已注定“在路上”了。

深层震荡?

不止是1000公里的“追逐”让行业剧变,2021年开局就让业界目睹全球汽车科技领域的新一轮大潮,无论是华为、百度、微软、索尼还是苹果等等纷纷大手笔入局智能汽车,引起的“风暴”已越刮越猛,而产业逻辑的重塑与剧变已然是草蛇灰线。

就如华为智能汽车解决方案BU CTO蔡建永所言,当前市面上很多智能汽车更像是手机时代的山寨机。智能汽车的特征在于:平台可以快速迭代,硬件持续更换,软件持续升级;非常丰富的生态以及可以满足用户的个性化体验。智能汽车要成为真正的智能终端,还应加快构建开放协同的智能汽车生态。

智能汽车的未来已来,而电动车在这方面的优势更为显著。有分析说,电动车跟传统车最大的差别是模块化可编程,如果说传统燃油车是个诺基亚塞班系统,那电动车就是iPhone。而且,在加入了共享出行和自动驾驶之后,电动车的能力将被放大很多倍,再造一个全新的经济模式亦可想见,未来的趋势或是送硬件、卖软件和服务的新业态。

而且,正如同智能手机再造了手机供应链一样,智能汽车或将重塑产业链格局。处在这一历史的“关口”,无论是在关键芯片如主控芯片、功率器件、激光雷达、传感器领域改写自主率的现状,书写新的传奇;还是在操作系统另起炉灶,抑或在V2X通信另辟蹊径,无数新老玩家或将重新划分势力范围,形成新的均衡格局。

可以说,电动车经历了前些年的漫长积累,如今已然进入质变期,市场和技术的爆发就在眼前。叠加近段时间以来的汽车芯片断供之“殇”,供应链的自主可控和重塑已然迫在眉睫。能否在大变局之下,沉下心来积累和积淀,未来不再被人卡脖子,也不要给别人做长工?

这一切或可以阿尔贝特•施韦泽那句名言来印证:“我忧心忡忡地看待未来,但仍满怀美好的希望。”(校对/清泉)

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