鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1188次 | 2019年05月11日
從這篇文章開始帶你認(rèn)識(shí)對(duì)電的態(tài)度
在2018年,車市整體呈微降態(tài)勢(shì)之時(shí),有兩個(gè)細(xì)分市場(chǎng)仍然表現(xiàn)出了不小的增長(zhǎng)。其一是豪華車、其二便是新能源車。而2019年,更是眾多車企,包括傳統(tǒng)合資品牌與新造車勢(shì)力新車扎堆的一年。
不論是否愿意,電作為車輛動(dòng)力源已經(jīng)勢(shì)不可擋,那么評(píng)鑒慣了傳統(tǒng)動(dòng)力的我們又該如何分析新時(shí)代的“電瓶車”,舉個(gè)例子,不論新能源還是傳統(tǒng)車型,我們都需要了解車身尺寸;而對(duì)于車輛最大功率,電動(dòng)車與汽油車有著完全不同的特性曲線,同樣的數(shù)字,帶來的駕駛體驗(yàn)卻有極大不同;至于充電時(shí)間,更是電動(dòng)車獨(dú)有的評(píng)價(jià)指標(biāo)。是沿用以往對(duì)燃油車的標(biāo)準(zhǔn)還是推陳出新?就算某些指標(biāo)可以沿用,其中的意義是否相同?這一檔“電評(píng)車”就是專門針對(duì)電動(dòng)車評(píng)的新欄目。
在新欄目中,可能會(huì)出現(xiàn)許多燃油車時(shí)代不會(huì)出現(xiàn)的新名詞,新概念,在此,先來做一個(gè)簡(jiǎn)單的科普。從一輛新能源車最基本的特征,三電系統(tǒng),電機(jī),電池,電控開始:
1.
☆電機(jī)
永磁電機(jī)
異步電機(jī),轉(zhuǎn)子為線圈,而非永磁體
當(dāng)前電動(dòng)車使用的主流電機(jī)有兩種,永磁同步和異步感應(yīng)電機(jī),這兩種電機(jī)的輸入均為交流電。國(guó)外廠家主要使用異步電機(jī),這種電機(jī)有更好的高速,高功率表現(xiàn),并且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,成本較低。國(guó)內(nèi)廠家主要使用永磁電機(jī),效率更高,但成本相對(duì)較高,且高功率下永磁體有退磁風(fēng)險(xiǎn)。兩種方案并沒有明確的高下之分。
電機(jī)的外特性曲線
汽油內(nèi)燃機(jī)的外特性曲線
電機(jī)與內(nèi)燃機(jī)在使用上最大的差別在于外特性曲線完全不同。電機(jī)同樣有最大功率和最大扭矩,但不存在最大功率轉(zhuǎn)速與最大扭矩轉(zhuǎn)速區(qū)間。電機(jī)的輸出特性較為簡(jiǎn)單,簡(jiǎn)化之后基本可以看做低轉(zhuǎn)速時(shí)為轉(zhuǎn)矩恒定的恒轉(zhuǎn)矩區(qū),而功率沿固定斜率上升,達(dá)到最大功率之后便是恒功率區(qū),轉(zhuǎn)矩則會(huì)降低。轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)速和功率之間滿足:
P為功率(kW),T為扭矩(Nm),n為電機(jī)轉(zhuǎn)速(rpm)。
☆電池
電動(dòng)車使用的主流電池也有兩種,磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池,磷酸鐵鋰電池安全性能好,三元鋰電池能量密度(即電池的容量與電池重量的比值,能量密度越大,同質(zhì)量的電池所含的電量更多)更高。國(guó)內(nèi)由于政策對(duì)電池能量密度要求越來越高,三元鋰電池已經(jīng)成為更多車企的選擇。另外,豐田在自家強(qiáng)混車型上使用了鎳氫電池。目前電池是電動(dòng)車性能的主要瓶頸,也是發(fā)展的重要方向,石墨烯,鋰金屬電池等都有可能成為未來。
國(guó)內(nèi)鋰電池供應(yīng)商巨頭為寧德時(shí)代CATL,其次為比亞迪。國(guó)外特斯拉與松下合作,并且自建有電池工廠,通用主要采用了LG化學(xué)的電池,此前A123也是鋰電池行業(yè)的領(lǐng)跑者,但自從被萬(wàn)向收購(gòu)之后便沒了聲音。目前,鋰電池包的系統(tǒng)(包括電芯、電池包以及熱管理系統(tǒng)等電堆所有部件在內(nèi))能量密度達(dá)到130-150Wh/kg算得上是領(lǐng)先水平。
☆電控
光有了電池和電機(jī),還沒法真正驅(qū)動(dòng)一輛車,總不能讓路上跑的電動(dòng)車都像小時(shí)候玩的四驅(qū)車那樣只有跑和停兩個(gè)狀態(tài)吧。并且,高溫,低溫都會(huì)影響電池的輸出能力,鋰電池輸出的直流電也需要被轉(zhuǎn)化為不同頻率的交流電才能夠驅(qū)動(dòng)電機(jī)。因此,將包括電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)(BMS)等控制器件統(tǒng)稱為電控。大部分車企都選擇自行研發(fā)電控,特斯拉在這方面走在了世界前列。
2.
接下去說說電動(dòng)車的其他部件:
☆變速箱
電機(jī)的轉(zhuǎn)速區(qū)間比內(nèi)燃機(jī)更廣,且低轉(zhuǎn)速扭矩大,高轉(zhuǎn)速功率并不會(huì)下降,因此純電動(dòng)車一般不需要變速箱,只需要主減速器的,一般將其稱之為單擋變速箱。
P0、P1、P2、P3、P4類型的混動(dòng)車型(混動(dòng)結(jié)構(gòu)分類的內(nèi)容參見講堂)則仍需要變速箱輔助發(fā)動(dòng)機(jī)輸出,這種類型的變速箱與傳統(tǒng)變速箱相同。也有一些新式變速箱如格特拉克(麥格納)的7HDCT,比如吉利的博瑞GEPHEV,將電機(jī)集成在變速箱的偶數(shù)擋驅(qū)動(dòng)軸上。
豐田的THS以及本田i-MMD的混動(dòng)原理又有不同,豐田采用行星齒輪分配電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出,本田則采用了離合器切換串并聯(lián)。將這種不存在傳統(tǒng)變速箱,但仍有起變速和功率分配功能的機(jī)械部件統(tǒng)稱為E-CVT。
☆四驅(qū)
電動(dòng)車的四驅(qū)一般不通過縱貫車底的傳動(dòng)軸實(shí)現(xiàn),因?yàn)殡姍C(jī)體積較小,可以在前后軸分別布置電機(jī),組成電動(dòng)四驅(qū)。而混動(dòng)結(jié)構(gòu)中P4也是通過在非內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)軸上布置電機(jī)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)四驅(qū)。
☆純電動(dòng)平臺(tái)
基于MQB的電動(dòng)化方案
MEB純電動(dòng)平臺(tái)
電動(dòng)車雖然和傳統(tǒng)車一樣都是四個(gè)輪子一個(gè)殼子,懸掛、輪胎等都可以通用。但由于電池體積遠(yuǎn)大于油箱,電機(jī)尺寸又比發(fā)動(dòng)機(jī)更小,而且不需要進(jìn)氣、排氣,卻需要高壓布線等差異,傳統(tǒng)車型的開發(fā)設(shè)計(jì)平臺(tái)并不適用于純電動(dòng)車。獨(dú)立的純電動(dòng)車平臺(tái)有益于體現(xiàn)純電動(dòng)車在空間布局、重心高度等方面的優(yōu)勢(shì)。
☆48V輕混
嚴(yán)格來說,12V輕混(新A6L),48V輕混(主流)和90V輕混(凱迪拉克)并不屬于本文探討的范疇。但這是一個(gè)很火熱的概念,因此簡(jiǎn)要說一下:輕混的電機(jī)功率極小,一般個(gè)位數(shù)kW或十幾個(gè)kW,一般為P0或者P1結(jié)構(gòu),即電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)連接,功能僅僅是輔助起步、輔助加速以及在較高車速是可以關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)滑行,主要起節(jié)油作用,其電機(jī)并沒有驅(qū)動(dòng)車輛的能力,電池也極小與車載12V電瓶類似,整車和傳統(tǒng)車輛差異極小。
3.
☆電動(dòng)車的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)
和燃油車類似的包括百公里加速性能,百公里電耗等,電動(dòng)車在加速上有較大優(yōu)勢(shì)。因?yàn)殡姍C(jī)在很低的轉(zhuǎn)速便能夠輸出最大扭矩,而最大功率也能持續(xù)到很高的轉(zhuǎn)速,外特性優(yōu)于內(nèi)燃機(jī)。
百公里電耗類比百公里油耗,表示經(jīng)濟(jì)性。一般小型車日常使用百公里電耗在13-15kWh/100km,緊湊級(jí),中型車在16-20kWh/100km,大號(hào)的SUV在20-24kWh/100km屬于可以接受的電耗水平。
☆續(xù)航里程
廠家給出等速續(xù)航里程基本不用看,不具有參考價(jià)值,NEDC續(xù)航有一定的參考價(jià)值,在其基礎(chǔ)上打7折基本可以認(rèn)為是日常使用的續(xù)航。通過電池容量與平均百公里電耗也能夠計(jì)算,50kWh電量,電耗20kWh/100km,即意味著車輛的續(xù)航約為250km。
4.
☆充電
電動(dòng)車避不開的就是充電,當(dāng)前車輛一般都會(huì)配備兩種充電方式,交流慢充和直流快充,交流慢充又可以分為兩種,第一種是采用家用220V電源,電流為10A或16A的超慢充,充電功率在2-3kW,充滿50kWh的電池需要大約一整天的時(shí)間。第二種是車企一般免費(fèi)贈(zèng)送,設(shè)置于車位處的充電樁/充電墻盒。這種充電樁使用380V交流電源,充電功率一般能夠達(dá)到7kW。
直流快充是各家車企的發(fā)展重點(diǎn),就像手機(jī)快充一樣,有著較高的技術(shù)難度,比如必須將快充對(duì)電池壽命的影響、發(fā)熱較大對(duì)安全性的影響等等降到最低??斐涔β试酱?,充電越快。特斯拉當(dāng)前的快充功率能夠達(dá)到120kW。而保時(shí)捷Taycan發(fā)布時(shí)標(biāo)注的充電功率同樣達(dá)到了350kW。捷豹I-Pace則支持100kW的快充。
而充電時(shí)間便是通過快充功率與充電容量之間的比值來計(jì)算。比如I-PACE宣稱40分鐘充電80%,100kW充電40分鐘可以提供66kWh的總能量,而I-PACE的可用電池容量為81kWh,81*0.8=64.8kWh,算上充電的損耗,就得出了40分鐘充電80%的結(jié)論。
為什么車企一般都注明0-80%或者30%-80%充電時(shí)間?因?yàn)榭斐湓陔姵厝萘枯^高時(shí)為了保護(hù)電池,充電速度會(huì)有較大的下降,可能前80%用了40分鐘,后20%還需要40分鐘。因此,使用快充時(shí),將電量充到80%左右是最合理的。
但需要明白的一點(diǎn)是,這些120kW、350kW為車輛能夠支持的充電功率,但除了特斯拉,其他電動(dòng)車能夠使用的諸如國(guó)家電網(wǎng)、特來電等加電企業(yè)建設(shè)的快充充電樁輸出一般僅有60kW左右,就像你的蘋果手機(jī)能夠支持18W快充,而卻只配一個(gè)5V1A的充電插頭一樣,并沒有什么卵用。
光是看充電功率或者快充時(shí)間,更加合理的評(píng)價(jià)充電性能的指標(biāo)應(yīng)該是充入足夠行駛100km的電量所需的時(shí)間。比如一輛車百公里電耗20kWh,那么就是充電20kWh用了多長(zhǎng)時(shí)間,這一指標(biāo)綜合考慮了車輛的電耗與車輛的充電速度,更具實(shí)用價(jià)值。
5.
☆空間
如前文所述,當(dāng)前市場(chǎng)上的電動(dòng)車根據(jù)開發(fā)平臺(tái)可以分為兩類,一種是在為電動(dòng)車全新設(shè)計(jì)的平臺(tái)上開發(fā)的車型,另一種則是對(duì)現(xiàn)有燃油車平臺(tái)進(jìn)行改進(jìn)發(fā)展而來的車型。兩種車型在車輛空間利用上有較大的區(qū)別。因此,我們?cè)u(píng)價(jià)一輛電動(dòng)車空間的優(yōu)劣除了傳統(tǒng)的膝部、頭部、肩部空間之外還可以關(guān)注:1.車輛是否有前備廂、2.中控區(qū)域是否設(shè)置了足夠的儲(chǔ)物空間、3.后排地板是否平整、4.電池是否侵占了車內(nèi)乘坐或者后備廂空間。
因?yàn)闆]有變速箱,無(wú)需水箱以及各種油液管路,電機(jī)驅(qū)動(dòng)總成的體積一般比發(fā)動(dòng)機(jī)更小,因此,在電動(dòng)車平臺(tái)上,就算前軸布置了電機(jī),我們一般都能夠看到前備廂,比如特斯拉ModelS,捷豹I-Pace。有沒有前備廂,前備廂大不大,就是評(píng)價(jià)一輛電動(dòng)車優(yōu)劣的一個(gè)指標(biāo)。
同樣,電動(dòng)車不需要傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu),因此,中控區(qū)域都能夠留出大量的空間。向特斯拉那種直接空著或者選裝一個(gè)儲(chǔ)物盒是非常粗暴的做法,優(yōu)秀的電動(dòng)車應(yīng)該對(duì)這塊區(qū)域進(jìn)行有效合理的分配利用。
純電動(dòng)車空間利用的優(yōu)秀案例(ModelS)
電動(dòng)車就算四驅(qū),也一般不會(huì)選擇通過傳動(dòng)軸機(jī)械連接前后軸,而是在前后各裝一臺(tái)電機(jī),況且,底盤底部一般都會(huì)布置電池,因此,后排中央不需要也不應(yīng)該出現(xiàn)過分的突起。
典型的侵占后備廂空間的電池布局
正因?yàn)殡妱?dòng)車一般將電池放在地板之下,因此有時(shí)候電池會(huì)將地板抬地太高,導(dǎo)致乘客的坐姿過低,比如新X5,在燃油車平臺(tái)上改進(jìn)而來的插電式混動(dòng)就有可能造成這一后果。另外,老豐田雙擎、沃爾沃S60Le等車型的后備廂都十分可憐。一輛優(yōu)秀的電動(dòng)車,它的后備廂不應(yīng)遷就電池組。
了解了以上概念,對(duì)于電動(dòng)車心中也該有了一桿秤,電動(dòng)車畢竟是新生事物,它的優(yōu)劣還需要我們?nèi)ッ鳌?/p>
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