蔚来ES8正式上市至今,交付台数已经超过了1000台。全年10000台的交车目标或许真的可以实现。但围绕蔚来和ES8的话题依然没有降温的迹象。特别是在蔚来官方进行了120km/h等速续航测试后,一名蔚来车主经过实测,发现ES8在高速状态下的实际续航能力仅为178km。对于一台综合续航里程达到355km的7座SUV而言,无论是车主还是关注ES8的消费者,都是不愿接受这样的结果的。那么问题来了,蔚来ES8的续航能力,真的就像车主测试的那样吗?还是测试条件会对结果有影响?

在今天的文章里,来自北京紫晶立方科技有限公司联合创始人、知乎KOL张抗抗,通过一次非常专业的仿真模拟测试和数据,讲述他对于这次ES8续航里程争议的观点。

文 | 张抗抗

结论放在最前头

1、风阻损耗确实增加很多,电机效率也有所降低,但匀速行驶毕竟规避了刹车损耗。因此,续航不至于从355km下降到225km(厂家实测),甚至178km(车主实测),应该还有其他原因。

2、厂家实测的225km与车主实测的178km,二者差距来自于空调功率不同、车主实测存在刹车工况而厂家实测没有刹车工况。

3、若增加二档变速箱,或采用多电机+离合器方案,则225km可挽救至257km。

4、电动汽车高速行驶的续航问题,不仅让蔚来苦恼,特斯拉也一样。

纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。要想弄明白,最好有一车蔚来ES8实车。

然而,这车好贵,超出了我的社会阶层。

于是,我只好求助五环外人民的好朋友、科技新锐拼夕夕:

到货之后发现并不是原厂车,而是“蔚莱ES88”。

山寨货并不是假货,又不是不能用……但问题还是蛮大的,此车没安装电机。

于是我掏出珍藏的一台电机,计划装在此车上,希望达到不逊于原厂货的性能:

0→100km/h加速时间要小于4.4秒

最高车速不小于200km/h

NEDC续航里程大于355km

这是一款永磁同步电机,与原厂的感应电机有原理上的差别。以相似性缩放的方法,使它的最大转矩也为840Nm,最大转速为20000rpm。

某个永磁同步电机效率MAP图

郑重声明:下文的分析与结论,仅适用于这台蔚莱ES88,并不适用于蔚来ES8。

蔚来ES8的续航问题,大家还是听官方的,不要听我的。原因在于:

1、山寨货的蔚莱ES88,部分数据纯属猜测

2、使用永磁同步电机,与原厂的感应电机差别很大

3、对电机所进行的相似性缩放,未必合理

MATLAB仿真

稳妥起见,在实际安装之前,我们先用Matlab仿个真。

虽然说,两吨多重量,也算是SUV 中的大家伙了。但480kW的电机更是大家伙,NEDC的工况点全部在电机MAP图的下边缘。

这实在是大马拉小车、效率堪忧啊!

电机功率太大,导致NEDC工况点集中于低效区

仿真结果如下:

120km/h匀速行驶:续航223km,对应的百公里电耗为29.89。与官方实测225基本相符。

NEDC综合工况:续航281km,对应的百公里电耗为23.76。此数据与工信部的权威数据355km相差甚远。

看来,我的这台山寨永磁同步电机的性能有点差。

等等,我似乎忘了一件重要的事情,竟然忘了考虑能量制动回收策略了,这可是电动汽车的看家本领啊!

那我们再仿真一回、修正一下吧,结果如下:

NEDC工况(正常制动回收策略),30%的制动能量被回收:303km,对应的百公里电耗为22.09。

NEDC工况(完美制动回收策略),90%的制动能量被回收:349km,对应的百公里电耗为19.19。这与355km的数据十分相近了!

也就是说,我这台山寨蔚莱ES88在改装之后,若采用了“完美制动回收策略”,则仿真结果与原厂还 挺相似的呢!—— NEDC工况续航349km,120km/h匀速行驶续航223km。

谁用了“完美制动回馈策略”

现实中,存在可回收90%制动能量的”超强的制动回收策略”吗? 这种策略常见的实施方式是:松油门后就启动电刹车(比Coast down的制动力要大得多)。

这种策略,在NEDC工况实验时,不失为一种优秀的策略。尤其是,NEDC那笔上的匀减速曲线,真的是太适合这种完美制动策略了。这也是NEDC经常被诟病的原因之一,不符合实际。

相关法规是否规定了,在工信部测电耗时必须使用实车销售时的正常行驶模式,而禁止使用只存在于理论与试验中的“完美制动回收模式”?

我没有使用完美制动回馈策略,这台山寨蔚莱ES88改装车,目前也只能达到这个水平了:在正常制动策略下续航303km,120km/h下续航224km。

从303km到224km,降低26%

从355km到225km,降低43%(以303为基准)

降低26%比43%要容易接受多了,不是吗?

变速箱能否救赎?

有一个常识:汽油车如果用一档开高速(强行假设可以开),那油耗也是高得飞起啊!

类比一下,于是有人说:电动汽车高速下电耗不同,主要是因为它缺失了变速箱,不能换档所致。

这种认识正确吗? 未必。

在Matlab中,我给这台蔚莱ES88换了各个档位的减速器,来寻找120km/h匀速行驶下,有没有省电的减速比。

结果是,确实是有,但省电效果并不明显:

当减速比在5.8的时候百公里电耗最优点为257km,比225km多了32km。

向左:高速档位 向右:高扭档位

那我们是否应该给它换上一个速比为5.8的减速器呢?

显然不会,因为这会导致此车的百公里加速性能从4.4s跌到7.5s,跌了好几个级别啊!

向左:高速档位 向右:高扭档位

续航里程与加速性能之间,似乎存在难以两全其美的trade-off关系?

电动汽车性能的“不可能三角”

事实上,如果我们沿着这个话题细细地讨论下去,就会发现:

电动汽车在续航里程、加速性能与最高车速之间,存在一个“不可能三角”,如下图:

右上角的五角星:若最高车速高,则续航里程短、加速性能差。

最左侧的五角星:若续航里程长,则加速性能与最高车速均差强人意。

右下角的五角星:若加速性能强,则最高车速低,续航里程一般。

电动汽车不可能三角 (图中数据为另外一辆车)

详见:张抗抗, 徐梁飞, 华剑锋,等. 基于多目标优化的纯电动车动力系统参数匹配方法[J]. 汽车工程, 2015(7):757-765.

正所谓,人有悲欢离合,月有阴晴圆缺,此事古难全。

那就没办法了吗?其实是有的:

增加变速箱:大家是否知道特斯拉最早的方案中是有个2档变速箱的?后来由于各种原因吧,他不用了,其他的电动车企也不用了。

多电机+离合器(电机可与车轮断开):例:Marvel X两驱版与四驱版。

在120kW小电机中,工况点趋向高效率区

最后再仿真一下吧:如果蔚莱ES88由120kW + 360kW两个电机组成,360kW大电机平时不用、仅提供极限加速性能,这样好不好呢?

仿真结果:

NEDC续航里程(完美制动策略)从349km上升到395km

NEDC续航里程(正常制动策略)从303km上升到329km

120km/h匀速行驶:续航里程从224km上升到257km

重申:以下结论仅适用于上述改装电机,不适用于蔚来ES8。

电动汽车续航,120km/h匀速比NEDC低25%是正常的。也就是说,从303到224是正常的,从355到266也是正常的。

如果低了近40%呢?可能是空调问题、可能是电机特性问题、可能是行驶环境的问题。目前掌握数据有限,无法做进一步分析。

追求加速性能的电动汽车,最好使用多电机+离合器方案,才能更好地兼顾续航里程与最大车速。

最后说话公道话,电动汽车高速行驶的续航问题,也并不是只让蔚来苦恼。即便是特斯拉一样,有兴趣可以去官网看一下,120km/h时的续航也下降了近50%。

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