當我們在談論續航里程的時候，阿崗實驗室在談論什麼

名詞對照表

EV——純電動汽車

SAE——美國汽車工程學會

SI——內燃機

Conv——傳統汽車

PSE——動力系統能量密度

分割線

EV的續航悖論

如果說幾年前，人們購買EV時還在擔心性能差、價格高、充電慢，現在已經不需要考慮這些問題了。特斯拉、寶馬i8證明了EV的性能；而國產的知豆、眾泰已經把EV的價格拉低到了三四萬元（補貼後）；快速充電技術也已經廣泛應用，通常一個小時就可以充入80%的電量。

但這並不代表EV足以挑戰傳統燃油汽車的地位，續航里程短是短期內無法解決的難題。

就像傳統汽車想跑的遠要提前加滿油一樣，EV想提高續航里程，加塊電池是直接有效的方法，然而，加滿一箱油不過幾十千克，加塊電池就沒那麼簡單了。

可能有些讀者還不知道，現今的純電動汽車相比燃油汽車要重很多，我們隨意舉兩個例子大家感受一下：

同一車身的北汽E系列車型，純電動比燃油版要重接近300kg，而比亞迪E6則比體型更大的M6重了半噸還要多。這其中的原因就在於動力電池，比亞迪E6所裝配的動力電池組總重量超過600kg。

這就引出了我們今天所要談的EV續航悖論：一方面，電池容量變大，可以提高續航能力，另一方面，電池重量增加，降低了續航的經濟性。

當然，增加電池終究是可以增加續航里程的，但增加的里程和增加的電池容量並不成正比，新增加的電池對於EV來說也是不小的載重。

有研究表明，以目前的電池技術來看，續航里程100-200km是經濟性比較高的選擇，當然，雖然經濟性高，但這遠遠不能滿足消費者的需求。

電池的能量密度

如何從根本上提高EV的續航呢？還是要從電池技術上突破了，一般來說，汽車行業主要關注電池的能量密度和功率密度，這裡主要探討能量密度。

通俗的解釋一下能量密度，可以這麼理解，一斤肉可以管飽一天，一斤大白菜只能算作減肥餐，說明肉的能量密度高於大白菜。

在電池領域，能量密度的單位是Wh/kg，目前世界上主流的三元鋰電池能量密度約為150Wh/kg，我國企業大力推廣的磷酸鐵鋰電池還要比這個值稍低一些。

整個電池領域目前都在致力於提高電池的能量密度，能量密度提高帶來的直接變化就是相同容量的電池質量變小，而相同質量的電池容量變大，這就可以從根本上改變EV的續航里程。目前，我國對動力電池也制定了相關的技術發展路線。預計在接下來的五到十年，電池的能量密度可以提升一倍。

和汽油比呢？

實際上，汽油的能量密度是動力電池的100倍以上，二者根本不在一個數量級上，且不說增加到300Wh/kg，就是增加到1000 Wh/kg，論能量密度，電池依然是個弱雞。

這張圖直觀的描述了電池和汽油能量密度的差距，預計到2045年，鋰電池的能量密度和功率密度都將進一步提升，但仍然遠小於右上角的汽油。

美國阿崗實驗室預測：到2045年，純電動汽車的動力系統能量密度將接近燃油汽車

啪！不是剛說好的鋰電池能量密度遠小於汽油嗎！？

寫到這咱不能讓老美打臉了嘛，我先趕快去拜讀一下老美的論文！

這篇售價26美元的論文，我幫你讀了

簡單介紹一下阿崗實驗室，美國阿崗國家實驗室隸屬於美國能源部，是美國最大的科學與工程實驗室，也是能源領域和汽車領域最為權威的實驗室之一。

而阿崗實驗室的這個預測，就源於其近日發表的「電動汽車與燃油汽車動力系統能量密度對比」（Comparing the Powertrain Energy Densities of Electric and Gasoline Vehicles）一文（SAE編號 2016-01-0903），有興趣同學的可以用SAE號直接搜索原文。

老美之所以底氣這麼足，可以說出「到2045年，純電動汽車的動力系統能量密度將接近燃油汽車」這樣驚人的言論，實際上源於其在預測時更為系統的大局觀。

汽車作為一個交通工具，是一個完整的系統，電動汽車和燃油汽車的區別也不僅僅是電池和汽油的區別，而是整個動力系統的區別。老美做出這一預測，正是把兩者的不同之處——動力系統整個拿出來做了能量密度的對比！

文章做了一個假設，除動力系統外的車身、底盤到2045年具有相同的技術趨勢，而動力系統則各有各的發展方向，其具體的不同如圖所示。對此，阿崗實驗室做了如下統計：

可以看出，在2013年時，燃油車輛相比純電動汽車在重量上有著絕對優勢，但到了2045年，隨著車身、底盤輕量化技術的應用，整車質量大幅下降，經濟性隨之上升，行駛所消耗的能量以及所需的功率都會大幅下降，這樣一來，電池的用量也就隨之減少了。

與此同時，電池、電控、電機的技術也在不斷發展，三電本身的質量也會大幅下降。而傳統動力系統可以變輕的地方卻不多，發動機小型化等趨勢帶來的質量變化相對小很多。在這三十年里，純電動汽車動力系統的質量趕上了燃油汽車。

這張表格明確的顯示出，到了2045年，純電動汽車將會比燃油汽車輕了！

下圖清晰的顯示了這30年間整備質量的變化情況。

重量一樣還不夠！不要忘記純電動汽車最大的優點在於——效率高！在接下來的三十年里，雖然內燃機的效率會不斷提升，但終究是比不過電動車的效率的，即使再過三十年，燃油汽車每英里的能耗還會是電動車的兩倍！（輸入端）

而在輸出端，純電動汽車的效率也會高一些

這樣一來，「動力系統能量密度」的定義就很好理解了，即「電動汽車或燃油汽車所消耗的能源與整個動力系統的比值」，為直觀比較純電動汽車與燃油汽車的「動力系統能量密度」，阿崗實驗室計算了兩者的比值，並分別計算了輸入端和輸出端的能量密度比值。

輸入端結果如下：

輸出端結果如下：

兩端的結果都顯示，純電動汽車的「動力系統能量密度」將越來越接近燃油汽車，到2045年，部分純電動汽車有望與燃油汽車的「動力系統能量密度」持平。

那麼這意味著什麼呢？其實就是指純電動汽車的運載效率和能耗效率都將趕上燃油汽車，到時「EV續航悖論」的影響就非常弱了，無論是續航還是效率，純電動汽車相比燃油汽車從效率上講將具備同等的競爭力！

最後談兩點想法

讀完了阿崗實驗室的文章，在為這一結論折服的同時，也有兩點特別深的感觸。

第一， 系統性的思考問題是多麼科學啊，把眼界放寬一點，可能得出完全不同的結論。

第二， 輕量化對於EV來說更加重要，事實上，這篇文章之所以得出這樣一個結論，仰仗了其假設的汽車輕量化發展趨勢，如果輕量化做不到，老美的預測也就失去了意義。

忽然明白了寶馬為什麼在i系列率先採用碳纖維車身了

【本文首發於微信公眾號「車研社」我的專欄中，微信號icheyan，有興趣的同學可以關注一下】

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