电动车不能再胖下去了
2019年,布加迪 Chiron Super Sport 300+在德国创造了时速490公里的汽车最快地表速度。
为了甩掉多余重量,突破时速300英里的速度禁区,这款车不仅用上了1600马力的W16发动机,车身通体由碳纤维打造,甚至连车漆都没怎么涂,才将车重控制在1996公斤。
6年后,比亚迪仰望U9X在德国跑出了496公里的时速,一举刷新纪录,也用重达2.48吨的车重,似乎将汽车的轻量化命题埋进了故纸堆。
但随着电动汽车全行业的“小车实心化,大车坦克化”。减肥,成了电车迫在眉睫的问题。
01
增肥怪圈
过去几年间,随着我国新能源汽车保有量一路走高,单车整备质量也一路走高,中国新能源汽车的平均重量增加了超过300公斤[1]。一辆中型电动轿车与中大型燃油SUV等重,是常见操作。
同级别电车比燃油车整备质量重几百公斤
电动车变得越来越重这股浪潮背后,最大的问题是人民群众日益增长的续航无忧需求,与电池能量密度久未突破之间的矛盾。
相较于燃油车的“马力高溢价,续航白菜价”,电车是“马力平权,续航稀缺”。
当燃油车用60升的油箱便可轻松达成500公里+续航时,主流尺寸的电动汽车要背上400-600公斤电池才能勉强追平,天生就要面对电池增重的负担。
同时,由于长续航是电车的稀缺属性,高端车型往往会以堆叠电池的方式,获得续航的人有我优,一些仅电池重量就堪比一辆小轿车的重量级车型应运而生。
比如比亚迪仰望U7,为了700公里续航,背上了容量135kWh重达900公斤的磷酸铁锂电池包。而一辆同级别的燃油旗舰轿车要跑出相应距离,只需要加满70升、总重量50公斤左右的油箱。
仰望U7与奔驰S,重量相差一吨的旗舰轿车
问题恰恰在于,汽油即使在较低燃烧效率情况下(以内燃机30%热效率计),能量密度也是锂电池的20倍。
正因为电池的能量密度低,电车堆电池加续航这条道路,很容易碰上边际效应递减。
按目前行业主流水平,电池容量每增长10kWh,电池包重量会增长60公斤。而一项欧洲的研究显示,电车整备质量每提高100公斤,百公里电耗平均会多0.6度[8]。
这意味着,相同条件下电车的电量堆得越高,电池包越重,电池花在搬运自身重量上的能量就越多,堆电池带来的续航收益越小。
极端情况下,为增加100公里理论续航而堆砌的电池,其额外重量可能在实际行驶中抵消掉30-50公里的真实收益。
而在车辆这个复杂系统中,电池的大体重还会引发螺旋增重。
一款车如果要抵消电池包增重带来的动力衰减,那么不得不换上功率更高但也更重的电机;为了保证安全、保住驾驶特性,则需要刹车、悬架、车身、轮胎的全面补强。以此为杠杆,每增加100公斤的电池,通常会增加120-150公斤的整车重量[2]。
新能源车的重量很容易因此陷入“水多加面,面多加水”的局面——为了长续航堆电量-整车快速增重吞噬电量-被迫加更多电池继续增重。
此外,国内消费者对车的偏好是“我全都要”,车企在市场竞争中照单全收,又对新能源车的体重进一步推波助澜。
消费者喜欢大车,国内车企便将曾经40万元以上的大型SUV,打到了17万起;曾经百万豪车才会配置的压缩机冰箱、大尺寸娱乐屏、热石按摩座椅,被新势力们下放到30万的车型;连百万豪车都不曾搭载的主动式悬架,则被比亚迪、蔚来抢先量产应用。
35万级的小鹏X9标配了10.8L冷热冰箱
市场反馈让中国新能源车尺寸越做越大,配置普遍越级,相应的结果是新能源车同时也要背负可多至上百公斤的配置增重。
全维度增重之风席卷行业之下,最极端的例子是,尺寸相近、同是旗舰轿车,仰望U7比奔驰S级重了足足1吨。
曾经定位是出行工具的汽车,如今成了名副其实的移动的家。
02
车不是越重越好
新能源车越造越重,与国内消费者的一种普遍认知也分不开关系:车越重越好,越重越安全。
这种观念源于早期汽车工业的经验和审美习惯,厚重的车身通常意味着用料扎实,耐用、经撞。在某种程度上,这种观念合理——轻车与重车碰撞时,较轻的车可能会吸收更多碰撞能量[3]。
但如果仅以重量论安全,抱着死道友不死贫道的心态,那么车主要么应该在车上加装一吨实心铁,要么应该人均驾驶泥头车出门。
在现代汽车工业中,车更重=更安全的等式并不总是成立,一辆车的安全,更多靠车身结构、材料强度与防撞体系构建。
比如拿下2025年中保研全优评级的萤火虫,长度仅4米,重量为1.5吨,但凭借精心设计的车头车尾溃缩吸能区、高强钢构成的安全笼乘员舱,评级与2.7吨重的问界M9并列第一。同样,1.8吨重的Model 3,拿下美国IIHS最高安全评级也是家常便饭。
Model 3在IIHS做小偏置碰撞测试
反倒是过度的重量,可能会给安全带来隐患。
根据动能公式E=½mv²,更重的车重首先意味着更大的动能,对应着碰撞发生后更严重的破坏。一辆重型电车,一旦撞上的是电线杆、水泥墩等刚性物体,增重带来的额外动能都会悉数由自身承受,反而放大了危险。
其次,车身越重需要的制动距离越大。在同等的轮胎和制动力条件下,一辆2.5吨的车必然比一辆1.8吨的车需要更长距离才能停下,在紧急情况下,重量差异可能直接转化为事故风险。
同时,更大的车重也会同时带来更大的簧上质量,加剧车辆侧倾,或者更大的簧下质量,拖累悬挂响应,让轮胎更难以紧贴路面,削弱紧急避险的能力。
更小的簧下质量会使悬挂系统拥有更好的动态响应,以达到车身平稳。图源:汽车之家
而从产品的整个生命周期来看,更重的电动车必然会带来更高的各类成本——无论是使用成本,环保成本,还是社会成本。
对消费者而言,大体重电车的高电耗,在长期积累下会转化为可观的电费成本;过重的电车也会加快轮胎与刹车片的磨损速度,缩短其更换周期;买车险时,基于更大车重可能造成更大破坏这一逻辑,重磅电车也更容易被保险公司收取更高的保费。
从电动车减碳环保的初衷出发,大吨位电动车消耗更多能源、排放更多二氧化碳,并且在制造时也需要消耗更多的钢材、铝材和锂、钴等稀有金属资源。
2024年,Stellantis透露,与传统燃料汽车相比,为一辆续航里程为400公里的电动汽车生产电池包,平均需要约500公斤的额外原材料。前CEO唐唯实直言:“从环境的角度来看……我认为这说不通[5]”。
而从整个社会层面来说,越做越重的电车,不仅给其他交通参与者带来了更大的潜在风险,也增大了道路养护的压力。
对一辆电动汽车来说,在保证安全的前提下,车重越低,则综合效应越好。但车企们对此意兴阑珊,还是因为碰到了经典的问题,不可能三角。
03
减重很难,但箭在弦上
在正常人类的范畴里,一个成年人不可能在管不住嘴、迈不开腿的同时控制住体重。同样,一辆电车更不可能同时实现低成本、小吨位、高配置。
早年的宝马i3为了对抗电池的增重,不惜启用碳纤维,打造出两个人就能抬动的车身,相应的代价是白车身成本预算爆炸。
初代宝马i3的碳纤维车身
特斯拉的轻量化成绩斐然,则是在用毛坯房内饰的前提下,投入大量研发资金,成功攻克一体化压铸,电池底盘高集成化等减重奇招的结果——并且车主还承担了高昂的维修/保险成本。
如果一家车企想在电车的成本、重量与配置间艰难取得平衡,那么一把手的意志、跨部门的配合至关重要。
去年6月,蔚来CEO李斌针砭电车过重对道路带来的破坏,趁机给比同级车型轻300公斤,“仅重”2.3吨的乐道L90打了广告。
与理想i8标续版相比,乐道L90轻了330公斤,其整备质量在体型相近的三排SUV中少见
相比于“电池一堆,车重起飞”,300公斤减重要靠一点点抠出来:白车身要采用72合1的后地板一体化压铸;电子电气方面高压系统要切换至900V架构,让高压线束重量减半,电机重量控制在80公斤以下;热管理要做高度集成,实现49合1。
这也是电车减重难做背后的组织动力学难题:车企内没有任何一个部门能独力推动减重的任务、独享减重的好处,要么得靠年富力强的创始人强力推进,要么通过足够激烈的市场竞争,建立了一套跨部门协作机制。
如果两样都没有,车企往往会一边随市场偏好而动,一边寄托于产业链的技术突破,比如固态电池。
相比于目前的液态锂电池,固态电池的理论能量密度可翻倍,继而带来电池包50%的减重潜力,可以直接绕过整车一点点抠重量的苦活累活。相当多车企,相继排出了固态电池的上车时间表,预计2026-2027年将迎来密集的全固态电池上车路试。
但热闹的上车时间表之下,固态电池的成本、寿命难题尚无成型的解决方案,来自政策的压力却已迫在眉睫。
今年1月1日,《电动汽车能量消耗量限值》新国标正式颁布,引入了一套与重量高度相关的能耗限值计算公式,并将电动乘用车的百公里电耗上限严控至19.1kWh,迫使车企更严肃地对待电动汽车轻量化的课题。
政策的风向已然清晰:欢迎各种公路坦克,但只限于安全,而不是重量。
参考资料:
[1]电动汽车能耗强制性国标实施,严控新车“堆电池”,《财经》杂志
[2]奔驰纯电CLA的续航,怎么越开越多了?电车电池原理拆解,所长Wy
[3]为什么总是有人觉得车越重越大就越安全?电车博士张抗抗
[4]从中高端到大众化,800V平台普及步伐持续加快,盖世汽车
[5]唐唯实:未来十年,电动汽车电池的重量需减半,盖世汽车
[6]增程车电池干到80度,真的有意义吗?车市老爷子
[7]中国,为什么要让新能源车“减肥”?正解局
[8] Energy efficiency trade-offs in small to large electric vehicles,Environmental Sciences Europe
本文来自微信公众号“远川汽车评论”,作者:母智婕,编辑:熊宇翔,36氪经授权发布。