特斯拉如何提高其电动汽车的续航里程

一大批竞争对手正在逼近特斯拉Model S&39；的265英里EPA续航里程。保时捷的泰康续航里程在192到203英里之间；奥迪e-tron的续航里程在204到218英里之间。捷豹i-PACE的行驶里程为234英里。雪佛兰Bolt电动汽车的续航里程为259英里，正在挤压S型车的踏板。

只有一个问题。特斯拉Model S在八年前获得了EPA范围的估计。按照美国环保署的标准，今天行驶里程最长的特斯拉--Model S Long Range Plus，行驶里程高达402英里。

当谈到电动汽车续航里程时，特斯拉似乎是无与伦比的。尽管在电动汽车项目上投入了数十亿美元，但老牌汽车制造商在续航里程游戏方面未能取得太大进展，赢得这场游戏仍然是赢得买家的关键部分。那么特斯拉是怎么做到的呢？

我们特别好奇，因为我们自己的时速75英里的高速公路测试显示，特斯拉平均没有达到他们的标签里程的27%，而所有其他电动汽车都没有达到目标的22%。鉴于这一点，以及最近福特(Ford)、现代起亚(Hyundai-Kia)和大众(Volkswagen)的燃油经济性和排放丑闻，我们不能只相信特斯拉的话。取而代之的是，我们聘请了IHS Markit来帮助我们阅读EPA、SAE和汽车制造商的文件，此外，我们还进行了自己的车辆测试，以梳理出特斯拉是如何达到这些大范围的数字的。该公司的主导地位主要归结为三个因素。我们一次拿一个吧。

深入研究电动汽车续航里程的细节，很快就会发现密密麻麻的技术文档，例如管理续航里程和效率测试的SAE长达32页的J1634标准。总结如下：电动汽车被绑在测功机上--本质上是一台汽车的跑步机--并反复运行一个测试方案，只有当电池耗尽到车辆无法再保持所需速度的时候，测试方案才会结束。该程序使用与EPA相同的城市自行车(20英里/小时，平均时速超过7.5英里，18站)和高速公路自行车(48英里/小时，10.3英里)，用于所有轻型车辆的燃油经济性测试。这两种自行车都以极其温和的驾驶为特色；最具侵略性的加速相当于18秒60英里每小时的时间。在城市和高速公路环路之间，测试要求稳定的时速为55或65英里才能耗尽电池。美国环保署知道，这些低速测试并不能代表真实世界，因此，每一款电动汽车的车窗贴纸系列都是调整因素的产物，从而产生更现实的面向消费者的数字。

这就是它变得有趣的地方。默认调整系数将窗口贴纸范围减少30%。因此，一辆在城市循环测功机测试中达到300英里里程的汽车最终获得了210英里的城市评级。然而，EPA允许汽车制造商选择额外运行三个驾驶周期，并使用这些结果来赚取更有利的调整系数。目前，只有特斯拉和奥迪在他们的电动汽车上采用了这一策略，特斯拉获得了最有利的结果，调整幅度从Model 3 Standard Range Plus的29.5%到Model Y性能的24.4%不等。如果特斯拉使用30%的标准调整系数，那么Model Y的车窗贴纸续航里程将降至292英里。但由于特斯拉利用了美国环保署的替代方法，该公司可以转而宣称其续航里程为315英里。

这一切都在监管规则之内。在电动汽车制造商中，特斯拉在这一领域的时间比大多数公司都长，所以它已经想出了最大化EPA数字的诀窍也就不足为奇了。这种双方法测试可以追溯到2008年美国环保署对燃油经济性标签的大修。最初，该机构希望所有车辆都要接受五个周期的测试，但汽车制造商声称这是一个压倒性的负担，EPA的态度有所缓和。该机构随后想出了一种方法，将两个周期的结果转换为五个周期的结果，今天，许多汽车制造商在他们的汽油动力汽车中利用这两种方法之间的这种策略。

然而，当谈到电动汽车时，EPA在2011年提出了默认的30%的调整系数，当时市场上几乎没有电动汽车可供分析。该机构告诉我们，它最初是从丰田普锐斯的测试结果中得出这个数字的，在2015年随后的分析显示普锐斯的因素是一个可靠的猜测后，它选择了不改变它。

当我们问EPA它预计续航里程数字将如何与现实世界驾驶相关时，它强调了燃油经济性标签的主要目标之一是使人们能够比较使用不同燃料驱动的车辆，它相信这个调整系数可以实现这一点。但对于仍然新兴的电动汽车市场，我们认为重要的是拥有既能与其他电动汽车相媲美，又能在现实世界中实现的续航里程数字。另一种调整方法影响了比较，我们不相信它会产生与真实世界驾驶更一致的结果，特别是在实际高速公路速度下，如75英里每小时，这是我们用来得出高速公路效率和里程数字的速度。

这可能是显而易见的，但容纳更多能量的电池应该会转化为更多的续航里程，而特斯拉拥有最大的电池组。2012年，当Model S问世时，特斯拉提供了85.0千瓦时的背包作为其最大的选择。今天，购买者可以将其规格定为98.0千瓦时，比这高出15%。在低价电动汽车中，Model3和Y型以75.0千瓦时的电池领先。

一个电池组的可用电量与其最大理论容量或总容量相比，并不总是显而易见的。为了保护电池不会随着时间的推移而过度退化，电动汽车永远不会完全耗尽或充满电池组。一些汽车制造商披露了总产能，一些报告了可用能源，还有一些同时提供了这两种情况。但很多人对细节守口如瓶。例如，当泰康推出时，保时捷声称它的电池容量为93.4千瓦时，接近S型。这使得泰康的低续航数据更加令人惊讶。但事实证明，泰康电池组的可用能源量只有83.7千瓦时，比S型车少了近15%。

根据我们掌握的有限数据，特斯拉似乎比其他制造商允许其汽车使用更多的背包容量。我们怀疑这在一定程度上是因为该公司将选择电池充电高度的部分责任放在了司机身上，并指出超过90%的电量应该只保留给旅行使用，而不是日常使用。

特斯拉最大的电池组充满电时的能量仅相当于2.9加仑汽油。扩大EPA续航里程的关键是使用更少的电力来推动车辆，并重新获得尽可能多的能量，每当司机在EPA周期中多次减速时，使用电动马达来减慢车辆的速度。与保时捷泰康相比，仅特斯拉咄咄逼人的再生制动一项就使续航里程增加了13%，保时捷泰坎要等到司机踩下刹车踏板才能启动有意义的再生[参见Power Ranger&34；]。这是特斯拉提高效率的整体方法之一，还包括其车辆在路上滚动的能力，与竞争对手相比摩擦更小[参见更轻的负载]。

多年来，特斯拉还对其电动机进行了重大改变，以提高效率。例如，2015年，该公司推出了全轮驱动车型，在Model S的前轴上增加了一个电机，而以前只有后轮驱动才能使用。第二个马达和车桥增加了传动系的重量和摩擦力，但与后驱汽车相比，四轮驱动的S85D将EPA续航里程延长了5英里。多么?。就像内燃机一样，在高负载下运行一台小的低输出电机比在低负载下运行一台大的电机效率更高。85D的每个车轴上都有一个188马力的马达，除非司机要求严肃的推力，否则只使用其中一个，而后面的司机一直在运行它的362马力的大马达。

那些早期的全轮驱动模型使用了两个感应电机，它们利用电流的波动来产生旋转磁场来驱动电机。对于2019年的车型，特斯拉在Model S和Model X中将前马达换成了更高效的永磁同步型。这一点，加上其他一些小的调整，将远程车型的续航里程增加了10%，Model S和Model X的续航里程分别增加了10%和325英里。

特斯拉的新款Model S Long Range Plus将续航里程提高到402英里，并进行了进一步的改进，包括将座椅、电池和电动马达的重量减轻了140磅，加上更多的空气动力学车轮，更低的滚动阻力轮胎，以及为后马达更换机械装置的电动油泵。这一领先优势可能会让特斯拉在电动汽车续航里程上再占据八年的主导地位。

EPA的射程和效率测试是在测功机上进行的，必须对测功机进行校准，这样滚筒的阻力才能模拟真实道路上发生的情况。对抗车辆前进运动的净力称为道路载荷，包括空气动力阻力、轮胎滚动阻力和传动系摩擦力。

道路负荷是通过向下滑动的测试来测量的，其中车辆从大约每小时80英里到每小时10英里的空档滑行-由此得名。车辆减速的结果数据被用于计算二次方程的三个系数，该二次方程表示抵抗车辆在给定速度下向前运动的力的磅。这些系数定义了DYNO在效率和射程测试期间的阻力。

当然，在美国汽车工程师协会长达39页的J1263文件中有许多关于这一程序的指导方针，包括对轮胎胎面深度和车辆磨合里程的要求，以确保测试车辆能够代表人们实际驾驶的车辆。但汽车制造商可以而且确实会努力拼凑出性能最好的汽车-一辆轴承最光滑、刹车片阻力最小的汽车-并在他们能找到的最光滑的表面上运行。

现代汽车在2012年因此而陷入麻烦。该公司使用了高度优化的轮胎，并精心挑选了有利的结果，结果证明这在现实世界中是无法实现的。2014年，它受到了美国环保署1亿美元的罚款，并在2012年和2013年的大部分现代和起亚阵容中降低了燃油经济性评级。

当然，我们想抽查特斯拉一流的道路负荷，所以我们对一辆Model 3、一辆Model Y和一辆Model S进行了滑行测试。虽然我们使用的1.5英里直线距离不是完全平滑的，我们的测试车辆也没有经过特殊的准备，但我们的结果与特斯拉的结果相差不到几个百分点。这是该公司没有进行海岸滑行测试的确凿证据，它优化效率的能力确实领先于其他公司。

尽管特斯拉比大多数汽车制造商更愿意提供其提供的各种轮胎组合的续航里程数据-它只需要报告最受欢迎的选项-但它确实会把偶尔的花絮留给自己。例如，根据它提交给EPA的道路负载数据，选择在S型Long Range Plus上使用21英寸的车轮将使行驶里程减少近80英里。你在特斯拉的网站上找不到这些信息。-DV。

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