能耗与续航新能源车如何降低能耗？

燃油时代，除了性能外，降低油耗的话题一直具备很高的热度。到了新能源时代，讨论电耗高低、续航能力的长短更是厂家之间显示实力的指标。为什么新能源车都看重续航能力？新能源车又如何降低能耗表现呢？

开源与节流

之前我们的文章里讲过，燃油车由于化石燃料的能量密度高，补能速度快的优势，再匹配合适大小的油箱，因此不太过分关注续航问题。

但到了新能源时代，电池的能量密度远远低于化石燃料，且受限于电池的体积和重量，人们普遍对新能源车都存在“续航焦虑”和“补能焦虑”。因此想要消费者接受新能源车，就要让其尽可能接近传统燃油车的使用（续航、补能）体验。

和燃油车一样，新能源汽车节能也是一个系统工程，除了通过优化动力形式，提高发动机热效率外，新能源汽车还有更多看不见的节能手段，归根结底，还是需要开源节流。

提升能源使用效率，就是物尽其用。在新能源车上，热量是最宝贵的，将车辆各个子系统的需求弄清楚，如果子系统存在热能需求或多余的热量，将热能转移过去或提取出来，并通过热管理系统进行管理，那么就能有效提升使用效率。如电机冷却后的冷却液用来加热座舱和电池。

途径一：电机

不同的电机具备不同的工作效率，目前纯电汽车上主要使用2类电机，分别是永磁同步电机和感应电机，永磁同步电机体积小、重量轻、功率密度高，综合能耗小，整体效率普遍高于感应电机。使用永磁同步电机可以降低能耗。

但感应电机也有自己的优势，永磁同步电机的不输出动力时，永磁体会产生反拖力，形成阻力。而感应电机不通电的话，几乎没有反拖力，两者搭配的话，既能满足动力的需求，同时还能减少能源消耗。

途径二：电控

用于电机控制的功率芯片也能节约不少能源消耗。目前市面上电动车主要采用Si IGBT和SiC MOSFET，前者多用于400V电压平台，后者一般在800V平台使用。功率模块负责电机驱动时将直流电转为交流电，能量回收时将交流电转换为直流电，所以它的效率对电动车至关重要。

相比于Si IGBT，SiC MOSFET具备更好的耐高温、耐高压、耐高频性能以及较低的导通损耗。SiC MOSFET三极管主要通过减少厚度来缩短S-D电流行程，从而实现低损耗。

根据三菱电机的研究，SiC MOSFET的功率损耗较SI IGBT下降了87%。结合功率半导体在整车中的能量损耗占比数据，如果将SI IGBT替换为SiC MOSFET，约可提高整车续航里程5%—10%。此外，新能源车上的DC-DC、OBC、空调压缩机等设备也能采用SiC MOSFET来提高电气性能。

途径三：

电池。电池作为唯一动力来源，提高电池容量能直接提升续航里程，但电池自重占据了整车很大比例。

在电池能力密度不变的情况下，提升电池容量导致大体积、大重量，虽然续航提升，但电耗又高了。

因此，电池包需要考虑容量和重量的平衡来保证续航。最直接的办法是在保证容量的情况下，减少电池体积和重量，也就是提升电池包的能量密度。

具体办法除了改进电池本身以外，还能通过技术手段优化电池结构。如CTP技术，通过取消模组设计，直接将电芯集成为电池包，电池包又作为整车结构件的一部分集成到车身地板上。以此来获得更大能量密度，实现节能降耗的效果。

途径四：

减重。车的质量越大，用于加速和制动所需的能量越多，减轻车的质量能显著降低能耗。上面所说的电池集成技术就是减重方案的一部分。

此外，采用钢铝、全铝车身能明显降低车辆自重，有的采用压铸车身技术的车型，还能提高车身刚度，提高整体性能。

车身覆盖件方面，将四门两盖以及翼子板更换为铝合金材料，也能大幅减轻车辆自重。

悬架方面，采用锻造或铸造工艺，将悬架的拉杆、转向节、副车架等部件用铝合金材料生产。不仅能减轻车辆自重，还能提高部分悬架性能。

中国第一汽车集团有限公司材料与轻量化研究院的研究分析指出，对于市场上某纯电动四驱车型，车辆降重10％，电耗降低了1.1kWh/100km，同时动力性也显著提升。

途径五：

降低风阻。燃油车时代，很多车型原厂都喜欢采用大开孔的五幅轮圈，不仅彰显车辆性能，还能提高散热效率。但到了新能源时代，不少人发现电车的轮圈都热衷采用封闭式的造型，后来才知道这是低风阻的设计。

而降低整车风阻是所有新能源车企的必修课。高速行驶时，空气阻力和车辆速度成平方正比关系。也就是说，速度增加1倍，汽车受到的阻力会增加3倍。车速越高，耗电量自然大幅升高。

据理想汽车发布的高速能耗数据，30km/h匀速行驶时，车辆功率约2.3kW，60km/h约7kW，时速在120km/h约31kW。速度越高，能耗呈指数级增加，这一切都是拜空气阻力所赐。

途径六：

动能回收。燃油车时代，刹车所产生的能量只能通过热量白白浪费掉。而新能源车几乎都配备了能量回收，减速时将车辆动能转化为电能进行存储或利用。一般情况下，常温下其对提高整车续驶里程贡献率约为15%—20%，相当于降低了电耗。

除了省电的作用外，动能回收还能明显减少刹车盘片的消耗，减少了维护成本。

但动能回收也有一些“缺点”。部分新能源汽车松掉加速踏板后会立即进入强动能回收，给乘客一种刹车的感觉，频繁如此不少人会因此而不适甚至晕车。

此外，强动能回收带来另外一个问题就是单踏板操作习惯，右脚会习惯性放在加速踏板上，部分紧急一些司机会错误踩下加速踏板，导致更大的危险。

途径七：

热泵系统。热泵和水泵一样，它是热量的“搬运工”，可以把低温“物体”的热量吸收出来并输送到冷凝器上进行换热，实现制热。而传统的PTC制热本质上是通过电流的焦耳效应实现制热，功率大，效率低，能效比很低。一般的PTC制热功率可达5kW—10kW，采用PTC制热会导致电动汽车的续航里程大幅下降，严重影响电动汽车在冬季的使用。