董学锋
（北京长城华冠汽车研发有限公司，北京 101300）
主题词：电动乘用车 能量密度 续驶里程
1 前言
从2014年8月到2019年12月工信部先后发布了29批《免征车辆购置税的新能源汽车车型目录》（以下简称《目录》），基于纯电动乘用车的相关数据，对动力电池系统的能量密度、整车的能量密度及用户最为关心的电动车续驶里程等近两年的发展变化再做一次梳理和小结，作者以往文献[1]对1～15批（即2014～2017的产品）进行过分析，本文重点分析2019年的产品，并从趋势变化方面对（2014～2019）产品进行整体的系统分析梳理。同时结合电动汽车测评的部分结果[2]，对冬季的实际续驶里程作了简要总结。
2 动力电池系统能量密度
2.1 2019年产品动力电池的能量密度
对于电动汽车，动力电池的能量密度是最重要指标，与传统汽车相比，续驶里程是用户最关心的性能，而续驶里程的最大影响因素是动力电池的能量密度。从《目录》中的产品看，2019年是近6年产品最多的一年，考虑到当前的市场形势及国家的政策调整，预计未来产品车型的申报会有所下降。图1是用2019年《目录》参数计算的电池系统能量密度，图1中的左侧是电池的能量密度，是以电池的系统质量为横坐标展开的，右侧是电池能量密度的车型分布情况，统计计数的组距为5W·h/kg，图中，动力电池能量密度为135 W·h/kg对应的柱状图是104，其含义是密度为135（±2.5）W·h/kg的车型总数是104个，有一个车型进入了180（±2.5）W·h/kg的域内。
图1 动力电池能量密度及车型分布
2.2 近6年电池能量密度的提升
选择2014～2019年《目录》的全部样本，作同样的分组计数（车型数）统计，用表1的形式描述近6年电池能量密度的不断提升，表1中的最后一行与图1右侧柱状图的标签数值相同，只是表达的方式不一样，在表1中，2014年的样本量是59个车型，2019年的样本量是448个车型，总体的态势是高电池能量密度的车型逐年增加，表征动力电池能量的不断提升。
表1 近6年电池能量密度统计
2.3 电池能量密度的年度趋势
用《目录》数据计算出电池能量密度，再按年度计算平均值，得到的结果是2014年90.61 W·h/kg，2019年是145.87 W·h/kg，将6年的结果绘于图2中。每一年只用一个平均数来表达一年的水平，再用趋势线来表达变化的情况。6年的平均年增量为11.6 W·h/kg，如果用此变化速率预测未来，则2022年电池能量密度平均值将达到180 W·h/kg，那时电动汽车性能将会更好。
图2 动力电池能量密度的年度变化
3 整车能量密度
3.1 2019年度产品的整车能量密度
动力电池的能量密度反映的是电池的水平，但影响电动汽车续驶里程的主要因素是汽车的总质量、动力蓄电池组总能量及各种行驶阻力和系统效率等。其中关键的是电动汽车的总能量和汽车的总质量，把动力电池的总能量与整备质量之比定义为整车的能量密度，则2019年《目录》产品的整车能量密度见图3，该图是以续驶里程（NEDC）为横坐标展开的散点图，整车所需的能量密度与续驶里程大致呈对数关系。图3的右侧是不同整车能量密度所占的车型数。整车能量密度在30±2 W·h/kg之间的有92个车型，有3个车型整车能量密度达到44±2 W·h/kg的范围。
图3 整车能量密度与续驶里程
3.2 近6年产品整车能量密度的提升
回顾2014年到2019年的产品，如表2所示，“列”为整车能量密度、“行”为年度对应能量密度的车型数，车型密集的区域是：2014年（15～19）W·h/kg，2016年（17～25）W·h/kg，2018年（23～35）W·h/kg，整车能量密度呈逐年上升的态势。
表2 不同整车能量密度年度统计
3.3 整车能量密度的年度趋势
同样还是每一年度用一个整车能量密度的平均值来评价其发展变化趋势，用图4表示，6年来，整车能量密度平均每年的增速是2.72 W·h/kg。各年的数值分别是：2014年18.61 W·h/kg、2015年20.52 W·h/kg、2016年22.47 W·h/kg、2017年24.44 W·h/kg、2018年30.19W·h/kg，而到了2019年达到31.46 W·h/kg。如此推算2022年的平均值可望达到39.6 W·h/kg。
图4 整车能量密度的年度变化
4 电动乘用车续驶里程
4.1 2019年度产品的续驶里程
电动车的续驶里程与整车能量密度成正比，也就是说，整车能量密度越大，续驶里程就越长，当然，也与系统匹配、空气阻力和滚动阻力等相关，图5反映了整车的续驶里程与整车能量密度的关系，用线性的趋势线表示，2019年是Se=16.12Eg-142.07，2014年是Se=9.03Eg-1.06。这两个式子表达了各年度产品的性能水平差异，也反映出不同年度产品技术水平的提升。同一年度产品，在趋势线之上的产品性能优于趋势线下的。
图5 续驶里程与整车能量密度
4.2 近4年续驶里程的提升
对电动汽车，用户关注用电安全、续驶里程(续航)、充电时间、充电配套设施、电池寿命、电池能量衰减等等，对于电动车的续航，将2016年到2019年的4年《目录》样本进行分析比较，按年度产品分块，选每组续驶里程的区间为±25 km，统计不同续驶里程区间的产品数量成条状图，如图6所示，从图可以看到：续航250 km的产品，2016年为21个车型，到2017年为53个车型；2018年续航300 km的车型（最多）为145个，而到了2019年续航400 km的车型有168个，并有4个车型达到了650 km。可见产品续驶里程逐年不断地提升。
图6 续驶里程年度统计
4.3 近6年续驶里程的发展趋势
说到年度趋势，还是选用年度平均值的变化来表达更为适合，用年度样本的续驶里程平均值及其变化来表达年度趋势，如图7所示，2014年度产品的平均续驶里程仅为146.93 km，2019年达到364.99 km。电动乘用车续驶里程的平均年度增量为44.88 km，假如按年度变化率不变，则2022年电动乘用车的续驶里程平均值将达到483.2 km。从4.1节可知，按2019年的产品技术水平推算，整车能量密度每增加1 W·h/kg，续驶里程将增加16 km。
图7 续驶里程的年度变化
4.4 冬季的实际续驶里程
电动汽车的续驶里程是在特定试验条件下测出的，和汽车的燃油消耗量一样，目前都是用“NEDC工况”，这种续航对同类车型（都是电动车或都是燃油车）的相互比较更有意义。由于用户的使用条件与特定汽车试验条件不可能相同，因此，对于燃油车，实际使用油耗要比“NEDC工况”高；对于电动车也一样，用户实际使用的续驶里程要比“NEDC工况”短，尤其是在冬夏使用车内空调时尤为明显；另外充电时间长、充电设施不够，更增加了用户抱怨。电池受温度影响，冬季储能下降，续航能力变差。部分车型的冬季测试表明，冬季高速行驶时续驶里程衰减大约为50%；冬季城市行驶也会衰减到70%左右，如表3所示。
表3 冬季测试结果统计[2]
5 结束语
对近6年的《目录》产品，按年度计算其性能平均值，包括电池系统的能量密度、整车能量密度及整车续驶里程统一列于表4，作为本文的小结供参考。
表4 年度汽车能量密度和续驶里程平均值统计
