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從這篇文章開始帶你認識對電的態度

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年05月11日  

在2018年,車市整體呈微降態勢之時,有兩個細分市場仍然表現出了不小的增長。其一是豪華車、其二便是新能源車。而2019年,更是眾多車企,包括傳統合資品牌與新造車勢力新車扎堆的一年。

不論是否愿意,電作為車輛動力源已經勢不可擋,那么評鑒慣了傳統動力的我們又該如何分析新時代的“電瓶車”,舉個例子,不論新能源還是傳統車型,我們都需要了解車身尺寸;而對于車輛最大功率,電動車與汽油車有著完全不同的特性曲線,同樣的數字,帶來的駕駛體驗卻有極大不同;至于充電時間,更是電動車獨有的評價指標。是沿用以往對燃油車的標準還是推陳出新?就算某些指標可以沿用,其中的意義是否相同?這一檔“電評車”就是專門針對電動車評的新欄目。

在新欄目中,可能會出現許多燃油車時代不會出現的新名詞,新概念,在此,先來做一個簡單的科普。從一輛新能源車最基本的特征,三電系統,電機,電池,電控開始:

1.

☆電機

永磁電機

異步電機,轉子為線圈,而非永磁體

當前電動車使用的主流電機有兩種,永磁同步和異步感應電機,這兩種電機的輸入均為交流電。國外廠家主要使用異步電機,這種電機有更好的高速,高功率表現,并且結構相對簡單,成本較低。國內廠家主要使用永磁電機,效率更高,但成本相對較高,且高功率下永磁體有退磁風險。兩種方案并沒有明確的高下之分。

電機的外特性曲線

汽油內燃機的外特性曲線

電機與內燃機在使用上最大的差別在于外特性曲線完全不同。電機同樣有最大功率和最大扭矩,但不存在最大功率轉速與最大扭矩轉速區間。電機的輸出特性較為簡單,簡化之后基本可以看做低轉速時為轉矩恒定的恒轉矩區,而功率沿固定斜率上升,達到最大功率之后便是恒功率區,轉矩則會降低。轉矩,轉速和功率之間滿足:

P為功率(kW),T為扭矩(Nm),n為電機轉速(rpm)。

☆電池

電動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,同質量的電池所含的電量更多)更高。國內由于政策對電池能量密度要求越來越高,三元鋰電池已經成為更多車企的選擇。另外,豐田在自家強混車型上使用了鎳氫電池。目前電池是電動車性能的主要瓶頸,也是發展的重要方向,石墨烯,鋰金屬電池等都有可能成為未來。

國內鋰電池供應商巨頭為寧德時代CATL,其次為比亞迪。國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化學的電池,此前A123也是鋰電池行業的領跑者,但自從被萬向收購之后便沒了聲音。目前,鋰電池包的系統(包括電芯、電池包以及熱管理系統等電堆所有部件在內)能量密度達到130-150Wh/kg算得上是領先水平。

☆電控

光有了電池和電機,還沒法真正驅動一輛車,總不能讓路上跑的電動車都像小時候玩的四驅車那樣只有跑和停兩個狀態吧。并且,高溫,低溫都會影響電池的輸出能力,鋰電池輸出的直流電也需要被轉化為不同頻率的交流電才能夠驅動電機。因此,將包括電機控制器、電池管理系統(BMS)等控制器件統稱為電控。大部分車企都選擇自行研發電控,特斯拉在這方面走在了世界前列。

2.

接下去說說電動車的其他部件:

☆變速箱

電機的轉速區間比內燃機更廣,且低轉速扭矩大,高轉速功率并不會下降,因此純電動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類型的混動車型(混動結構分類的內容參見講堂)則仍需要變速箱輔助發動機輸出,這種類型的變速箱與傳統變速箱相同。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,將電機集成在變速箱的偶數擋驅動軸上。

豐田的THS以及本田i-MMD的混動原理又有不同,豐田采用行星齒輪分配電機和發動機的輸出,本田則采用了離合器切換串并聯。將這種不存在傳統變速箱,但仍有起變速和功率分配功能的機械部件統稱為E-CVT。

☆四驅

電動車的四驅一般不通過縱貫車底的傳動軸實現,因為電機體積較小,可以在前后軸分別布置電機,組成電動四驅。而混動結構中P4也是通過在非內燃機驅動軸上布置電機實現電動四驅。

☆純電動平臺

基于MQB的電動化方案

MEB純電動平臺

電動車雖然和傳統車一樣都是四個輪子一個殼子,懸掛、輪胎等都可以通用。但由于電池體積遠大于油箱,電機尺寸又比發動機更小,而且不需要進氣、排氣,卻需要高壓布線等差異,傳統車型的開發設計平臺并不適用于純電動車。獨立的純電動車平臺有益于體現純電動車在空間布局、重心高度等方面的優勢。

☆48V輕混

嚴格來說,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。但這是一個很火熱的概念,因此簡要說一下:輕混的電機功率極小,一般個位數kW或十幾個kW,一般為P0或者P1結構,即電機與發動機連接,功能僅僅是輔助起步、輔助加速以及在較高車速是可以關閉發動機滑行,主要起節油作用,其電機并沒有驅動車輛的能力,電池也極小與車載12V電瓶類似,整車和傳統車輛差異極小。

3.

☆電動車的性能評價指標

和燃油車類似的包括百公里加速性能,百公里電耗等,電動車在加速上有較大優勢。因為電機在很低的轉速便能夠輸出最大扭矩,而最大功率也能持續到很高的轉速,外特性優于內燃機。

百公里電耗類比百公里油耗,表示經濟性。一般小型車日常使用百公里電耗在13-15kWh/100km,緊湊級,中型車在16-20kWh/100km,大號的SUV在20-24kWh/100km屬于可以接受的電耗水平。

☆續航里程

廠家給出等速續航里程基本不用看,不具有參考價值,NEDC續航有一定的參考價值,在其基礎上打7折基本可以認為是日常使用的續航。通過電池容量與平均百公里電耗也能夠計算,50kWh電量,電耗20kWh/100km,即意味著車輛的續航約為250km。

4.

☆充電

電動車避不開的就是充電,當前車輛一般都會配備兩種充電方式,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間。第二種是車企一般免費贈送,設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到7kW。

直流快充是各家車企的發展重點,就像手機快充一樣,有著較高的技術難度,比如必須將快充對電池壽命的影響、發熱較大對安全性的影響等等降到最低。快充功率越大,充電越快。特斯拉當前的快充功率能夠達到120kW。而保時捷Taycan發布時標注的充電功率同樣達到了350kW。捷豹I-Pace則支持100kW的快充。

而充電時間便是通過快充功率與充電容量之間的比值來計算。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%的結論。

為什么車企一般都注明0-80%或者30%-80%充電時間?因為快充在電池容量較高時為了保護電池,充電速度會有較大的下降,可能前80%用了40分鐘,后20%還需要40分鐘。因此,使用快充時,將電量充到80%左右是最合理的。

但需要明白的一點是,這些120kW、350kW為車輛能夠支持的充電功率,但除了特斯拉,其他電動車能夠使用的諸如國家電網、特來電等加電企業建設的快充充電樁輸出一般僅有60kW左右,就像你的蘋果手機能夠支持18W快充,而卻只配一個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間,更加合理的評價充電性能的指標應該是充入足夠行駛100km的電量所需的時間。比如一輛車百公里電耗20kWh,那么就是充電20kWh用了多長時間,這一指標綜合考慮了車輛的電耗與車輛的充電速度,更具實用價值。

5.

☆空間

如前文所述,當前市場上的電動車根據開發平臺可以分為兩類,一種是在為電動車全新設計的平臺上開發的車型,另一種則是對現有燃油車平臺進行改進發展而來的車型。兩種車型在車輛空間利用上有較大的區別。因此,我們評價一輛電動車空間的優劣除了傳統的膝部、頭部、肩部空間之外還可以關注:1.車輛是否有前備廂、2.中控區域是否設置了足夠的儲物空間、3.后排地板是否平整、4.電池是否侵占了車內乘坐或者后備廂空間。

因為沒有變速箱,無需水箱以及各種油液管路,電機驅動總成的體積一般比發動機更小,因此,在電動車平臺上,就算前軸布置了電機,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,就是評價一輛電動車優劣的一個指標。

同樣,電動車不需要傳統的機械傳動機構,因此,中控區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儲物盒是非常粗暴的做法,優秀的電動車應該對這塊區域進行有效合理的分配利用。

純電動車空間利用的優秀案例(ModelS)

電動車就算四驅,也一般不會選擇通過傳動軸機械連接前后軸,而是在前后各裝一臺電機,況且,底盤底部一般都會布置電池,因此,后排中央不需要也不應該出現過分的突起。

典型的侵占后備廂空間的電池布局

正因為電動車一般將電池放在地板之下,因此有時候電池會將地板抬地太高,導致乘客的坐姿過低,比如新X5,在燃油車平臺上改進而來的插電式混動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。一輛優秀的電動車,它的后備廂不應遷就電池組。

了解了以上概念,對于電動車心中也該有了一桿秤,電動車畢竟是新生事物,它的優劣還需要我們去摸索。

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