专业检测:新能源车哪家强,大众还是特斯拉?

专业检测:新能源车哪家强,大众还是特斯拉?

为了能够制定一种标准化检验流程,用以对新能源车辆的效能进行检验,慕尼黑工业大学(TUM)选择了一辆特斯拉Model3和一辆大众ID.3来进行实际模拟。ams杂志有幸获得了本次测试的第一手公开资料。那么,是否会有什么意想不到的结果呢?

慕尼黑工业大学车辆技术研究所教授马库斯·林坎普(Markus Lienkamp)的项目团队由13名研究人员构成。杂志社约了整个团队在校园区拍照,与举起手机就能轻松完成的自拍比起来,这真没那么简单。校园区正好坐落在地铁站和教学楼中间,人流经常往来穿梭其中,费了好大劲儿才搞定。真的搞定了吗?并没有。

尽管对特斯拉Model 3和大众ID.3的测试有很多项目已经完成,但测试并没有完结,依然在继续,“对于续航里程和充电过程我们已经非常了解并获取了大量的数据,接下来我们要做的是对电池组进行测试”,林坎普教授介绍说。他的研究所购入了两辆纯电车,目的是为了设定一组标准测试流程。“首先来讲,对两辆车进行横向评测并不是我们的主要目的”,项目负责人马蒂亚斯·斯坦斯特拉特(Matthias Steinsträter)接着介绍说。

马蒂亚斯的同僚、电力驱动系统组组长尼古拉斯·瓦西利亚迪斯(Nikolaos Wassiliadis)补充说:“我们还希望通过测试发现更多优化可能性,一方面是为了能够为下一代电动车辆提供优化方案,另一方面也希望能够使电动车辆更具吸引力。”


比横评还要横评


这种用科研高水平标准来做的测试给人的第一感觉是完全揉不得一粒沙。参加决斗的一方是来自美国的新秀,另一方是来自德国的传统巨无霸,精彩程度可想而知。恰巧两者所处价格区间相仿,电池标注几乎相同。“两者的电池净容量都是55千瓦时”,斯坦斯特拉特说。项目团队首要任务就是回答一个几乎尽人皆知的问题:在相同条件下,这两辆车到底能够跑多远?为了搞清楚这个问题,团队选取了多种不同类型的路段:一段长约8.06公里的城市环路,平均行驶速度为25公里/小时。一段长约20.05公里的环城公路,平均行驶速度为50.6公里/小时。还有一段长约35.12公里的高速路段,平均行驶速度为93.7公里/小时。

想要获得更广泛的数据基础,同样的测试流程必须重复进行许多遍。车辆滑行获取的能量也将被计算在内,并按照WLTP和NEFZ标准换算成里程。路上的行驶数据都能够被记录,并能够在所谓“实验室条件”下通过“踏板机器人”再现。

现在,让我们揭晓结果:特斯拉取得了相当亮眼的成绩。相较而言,大众只是在环城路段上,同时外部环境温度15℃的时候,由于其轮下阻力较小,结果才较好。为什么不是30℃?因为ID.3的镍锰钴电池热失控温度较低,所以它不得不花费更多的能量给电池降温。关于环境温度还要多说一句,对于两辆车来说,续航长短跟环境温度是15℃还是30℃没什么直接关系。当然,也有例外,当温度降到0℃以下的时候。实验人员用特斯拉分别在-8℃、2℃、7℃及28℃进行了实验,结果是最大续航里程差为40%(高速路段,能耗最小16千瓦时/100公里、最大27千瓦时/100公里)。大众的测试尚未进行,所以情况如何还不得而知。

就续航里程的绝对值来看,两者差别不大,一方面是大众较低的轮下阻力,另一方面是特斯拉较低的风阻。另外,两者的WLTP结果在实测上来看也是非常地接近。


功率提升


所以呢?这是否可以说明体型较小、功率较弱的大众在行驶距离上确实比特斯拉也要差一些呢?毕竟特斯拉拥有239千瓦的功率输出以及上限为225公里/小时的最高车速,而大众则只有125千瓦的功率和160 公里/小时的最高车速。

通过在高速路段行驶过程中对电池温度的观察,我们可以注意到,特斯拉整体来说是可以允许电池温度上升到更高区域的,这样一来,它就可以节约用来给电池降温的能量。结合实际来看,在3小时行驶过后,特斯拉Model 3的电池温度曲线很线性地达到了42℃;而相对的,大众在行驶45分钟过后温度升高到33℃,并在此时开始给电池降温。它努力在使电池温度保持恒定,也正因为如此,使得整个温度曲线看起来更曲折。

此外,电动机在车辆高负载的时候反而有着更高的工作效率。更进一步说,电动机的功率越大,工作效率越高。当然,也有例外的时候,当大众车速达到130公里/小时的时候,由于ID.3耗费了较大的功率去给电池降温,它的电机效率因此降低了不少。“除此之外,特斯拉使用了更先进的电子技术——基于碳化硅技术的逆变器,而大众使用的是基于绝缘栅双极晶体管技术的逆变器(IGBT)”,斯坦斯特拉特补充说。

通过发动机特征曲线图可以比较清晰地看出,特斯拉变频电机整体效率较高。对于大众来说,在低转速的时候它的效率并不恒定。需要说明的是,电机效率曲线图是在滚动台架实验上得到的,当速度达到预定值之后,通过踏板机器人变换负荷,再反过来调整速度。

对于特斯拉来说,在全负荷情况下的效率是97%,而大众则只有93%。“ID.3的电动机的最佳工作范围是在转速8000~10 000转/分之间”, 斯坦斯特拉特总结道。单就这一点上来说,驾驶员并没有什么办法来影响车辆性能,除非在有可能的情况下给电动车也装一个转速表。当然,这不过是开个玩笑而已。

更重要的是,新鲜出炉的ID.3貌似已经转眼就成了明日黄花。“大众正以不可思议的速度接近特斯拉”, 瓦西利亚迪斯认为,“当然,在开发过程中,什么时间点决定车辆是否能够推向市场并不容易。” 马蒂亚斯·斯坦斯特拉特接着补充道:“大众依然有很多潜力,比如通过更多的预处理。”也就是说,当电池对温度比较敏感的时候,完全可以在快充之前先行通过充电桩给电池降温,这也有利于接下来提高充电效率。目前,两家厂商都已经在进行这方面的研究工作了。


充电性能


目前来讲,就充电方面特斯拉也一样具有优势。两者都使用Ionity充电桩,在充电之前两辆车都在高速公路上将电池耗尽,芯片显示电量为0。“测量显示,电池在预设定情况下充电温度实际上非常接近。测试人员在导航系统中随机选择想要去的快充桩”, 瓦西利亚迪斯解释说。

同ID.3相比,特斯拉Model 3仅用很短的几分钟就能够达到160千瓦的充电功率,从充电效率曲线上可以看出美国人的技术更胜一筹(尽管车辆是中国制造的)。“当曲线持续下降的时候,就表明电量已经接近了电池容量上限”,研究人员说。

为什么不延长高功率充电时间?主要目的还是为了保护电池组,避免损坏。另外,更高的充电电流也可能会导致充电损耗呈几何级上升。特斯拉从10%到80%的电量共耗时26分钟,而大众用了35分钟。ID.3充满电耗时超过1小时,而Model3则仅用了53分钟。特斯拉允许使用的磷酸铁锂电池最高温度达到50℃,而大众则仅允许其镍锰钴锂电池最高达到45℃的温度。

电池组的持久性、老化速度以及在电动车上多久更换电池,这些问题都还需要在一系列的实验中去探究,而这些问题的结果,绝对会比在校园区拍个照要紧张刺激得多!