Porsche內部電動車研究報告分析 得到未來電動車最恰當的電池容量解答!

2022年02月07日
本文轉自 地球黃金線

全球車輛產業面臨車輛電氣化的轉型浪潮,除了是為了避免產生石油危機、同時也是車廠們為負起企業責任來達成碳中和目標,避免燃油引擎的碳排放問題對地球環境造成不可挽回的傷害。德國車廠Porsche在碳中和的目標,便是希望2030年達成整體價值鏈碳中和,為了達成這個目標,Porsche除了也積極發展電動車,同時內部還分析了電動車從生產到使用報廢的整個生命週期,可能產生的碳排放量,綜合自家目前能達到的800V快充技術,推論得到未來電動車電池容量,應要能達到100kWh會是最佳規格!

 ↑對電量耗盡而可能被迫中斷行程的擔憂,已經成為阻礙消費者購買電動車的主因:因此保時捷優化電池容量和電池效率,將讓電動車更符合消費者的需求。(圖片來源/ 台灣保時捷)
 
電動車雖然在行駛過程當中,本身是零碳排,但一輛車的產品生命週期中,包含在製造、充電等環節,還是有閒節產生的二氧化碳排放。Porsche指出,電動車一生中所產生的二氧化碳,將近一半源自於製造階段,包括來自「原物料提取和加工過程」所造成的碳排放,其次是車輛的使用過程中,因充電使用的能源組成結構、充電效率、車輛效率和駕駛風格差異所產生的碳排放。而當生命週期結束時,回收和後續物料處理階段所造成的二氧化碳排放量會是最低。
 
以Taycan來說,鋰電池對電動車的碳排放影響最大,約佔製造過程總碳排放量的40%。換句話說,電池容量的大小會左右電動車的碳足跡。但要如何找到適當的電池容量大小,以利在滿足消費者需求與降低碳排放之間達成平衡,會是車廠發展電動車的重要課題,畢竟,電池容量若一味追求高容量,雖然能帶來充足續航力,但碳排放也會隨之增加。
 
↑以Taycan來說,鋰電池對電動車的碳排放影響最大,約佔製造過程總碳排放量的40%。(圖片來源:Porsche)
 
當前多數消費者對於選購電動車會有罣礙的原因,莫過於「里程焦慮」,因此續航里程超過600km的電動車款越來越多,而Porsche發布的消息介紹到,自家透過優先定序分析及實際經驗,嘗試在滿足消費者需求與降低碳排放之間取得平衡,追求開發出最佳平衡的電池尺寸。
 
人們普遍認為,大型動力總成電池等同於動態性能;然而,德國紐柏林北環賽道 (Nordschleife track)上的模擬單圈成績卻證明了,電池容量造成的車重高低並非等差或等比影響動態性能表現。保時捷進行了數據計算,以「85.1kWh電池、總重2,419 kg的虛擬Taycan Turbo S,在虛擬環境的單圈成績僅需7分39秒5」為基礎。接著則分別著70kWh、100kWh、130kWh電池容量的表現。

 ↑保時捷進行了數據計算發現大型動力總成電池等同於動態性能,配備85.1 kWh電池、總重2,419 kg的虛擬Taycan Turbo S,在虛擬環境的單圈成績僅需7分39秒5 。(圖片來源/ 台灣保時捷)
 
當電池容量減少到70kWh,車身重量也將下降到2,310kg。減少電池電量代表Taycan的單圈成績會增加0.7秒。雖然採取較低的車重配置可在2.9秒內實現0~100km/h加速,比參考車輛快0.02秒;然而,相同的配置,Taycan加速到200 km/h的時間為9.51秒,約慢了0.8秒。這些數據說明了,降低車身重量無法彌補減少的電池容量。
 
相比之下,100kWh的電池將使整車重量增加107 kg,儘管電池使車重更重,單圈時間卻只提高到7分42秒2,3.04秒就完成0~100km/h加速,0~200km/h為9.71秒。再進一步模擬當電池容量增加為130kWh,車身總重會來到2,743kg,重量對速度的影響便很顯著,單圈成績來到7分48秒2,3.28秒完成0~100 km/h加速,0~200km/h為10.48秒。
 
↑保時捷認為,100 kWh的電池能夠提供長途旅程最理想的行駛時間,在里程、性能和永續性間達成最佳平衡點。 (圖片來源/ 台灣保時捷)
 
模擬測試研究結果顯示,雖然降低電池容量是減少生產過程碳排放的最好方式,中型電池卻可提供最優異的駕駛動態,大型電池則提供了更長的續航里程,並可縮短行程時間。若再納入充電技術考量,大多數研究建議,目前電動車最佳的行程比例是每充電15分鐘達成2小時的行駛里程。
 
以目前Porsche的800V充電技術帶來的DC直流充電,能讓Taycan在5分鐘內充電後,獲得100公里的續航力,已經達成最佳行程比例,得以滿足國內保時捷車主們「每天行駛里程不到80km,將近80%的每週行駛里程甚至不到450km」的用車習慣。
 
總結來說,考量如何於里程、性能和永續性間達成平衡點時,Porsche目前認為「100kWh的電池是長途旅程最佳選擇的解方」。未來,電池的研發將繼續朝向優化動態駕駛表現和充電時間的方向努力。與第1代車型相比,尚未推出的第2代電動車在其生命週期中產生的二氧化碳量將減少約4分之1,而電池技術的突破,會是最重要減少車輛碳足跡的關鍵,方能達成碳中和目標。