每日快报!除了零百加速性能,电动汽车们还能比什么?
不可否认,「零百加速性能」曾经是电动汽车与燃油豪车PK制胜的「重要法宝」。但是在电动汽车们不断「内卷」的过程中,即便是「零百加速突破2秒」,也很难再引起市场的尖叫和围观。
(资料图片仅供参考)
【纯电动汽车们的零百加速性能指标表现越来越好】
消费者的需求总是在不断变化,欲望持续升级。
伴随消费升级和新能源车的不断发展创新,市场对传统燃油车底盘架构「魔改」而来的电动汽车买单意愿持续降低,基于消费者需求洞察研究的「正向」开发电动车大势所趋,而且明确具备更优秀的品质和性能表现。典型代表如特斯拉。
在其全新推出的Model S Plaid上,特斯拉再次特立独行,开辟了一条新的底盘构架道路。
【Model s Plaid 应用了分布式电驱动底盘布置方案】
在破开了发动机、变速箱、离合器等机械部件的限制之后,特斯拉Model S Plaid 采用了三电机四轮驱动的分布式电驱动的底盘布置方案,前桥用一个电机,后桥用两个电机,电机总功率750kW、最大扭矩1020N·m,它的加速性能,要比2020款的特斯拉Model S Performance所用的2.5秒加速时间还要短,零百加速只要2.1秒。
【分布式驱动,让动力输出更加精准】
建立在三电机强大动力性能基础上的,是Model S Plaid 进一步强化的安全行驶性能。通过控制策略和分布式驱动对于动力分配的精确控制,Model S Plaid 扭矩矢量控制系统可以实现在车辆高速入弯时,加大外侧车轮的动力输出,使车辆重心呈现内向姿态,同时降低内侧车轮的动力输出,让车辆姿态更加向内,从而保证整车在高速行驶转弯过程中保持车身平衡。
【分布式驱动,让车辆转弯更加平稳】
技术维度分析,电驱动强大的初始扭矩可以轻松跨越时间和技术上的屏障,分布式驱动则能够将动力更加精准地输入每一个车轮,所以电动汽车可以更轻松地逼近动力性能边界;但在本质上,除了外观内饰相似之外,电动汽车和燃油汽车是内核完全不同的「两个物种」。
设计原理方面,燃油车是以硬件为导向设计,由很多独立的、不兼容的子系统组成的车辆,动力源是机械能,各子系统和模块之间以刚性连接的齿轮和机械传动为主要方式,实现内燃机和轮胎之间的动力链接;
与之相对的是,电动汽车的动力源是电能,通过软性电缆线将电能传导至驱动电机,再由电机将电能转化为机械能,单个电机体积小且无变速箱,直接以分布式的状态布置在车轮附近,省去了一大部分机械传动装置,在底盘架构和布置上和燃油汽车「大不同」。
【纯电动汽车底盘和燃油汽车底盘是『两个不同的物种』】
因为「两个物种」之间的先天巨大差异,用燃油车底盘和平台「魔改」而来的纯电动车,普遍存在续航里程少、舒适性低、驾驶感受不高、行驶安全风险等问题。
所以,因为动能和驱动方式的改变,纯电动汽车的设计和正向研发一般以软件为导向,甚至可以把整车当成「一台/几台主电脑控制所有子系统的移动平台」来设计,包括电池续航、安全控制、动力系统、操控性能、智能网联、娱乐影音等子系统都是「装在电脑里的软件」,从而使得整车底盘布置和性能分布侧重上拥有更大的自由度。
【『软件定义汽车』的时代,底盘成为正向研发的主要核心】
进一步来看,在「软件定义汽车」的全新发展阶段,取消了发动机、变速箱等机械结构之后,「三大件」中的底盘成为正向研发平台设计的主要核心。电动汽车们之间的比拼,也从动力性、经济性、安全性等方面的指标数值,转向对用户、场景、工况、需求等各方面的综合匹配和满足能力。
在我国,率先大面积应用纯电动汽车的是城市公共交通领域。根据交通运输部发布的统计公报显示,截至2021年底,全国纯电动公交车保有量已达41.95万辆,占整个城市公共汽电车比重为59.1% 。新车销售方面,2022年前三季度,纯电动公交车依然是绝对的主角,继续占据公交市场95%以上的销量。
公交电动化浪潮席卷,各大主流制造厂商的应对技术不尽相同。在百花齐放的技术路线当中,针对公交车的实际运行工况和经营需求,盘毂动力通过正向研发,创新推出了以独立悬架轮边驱动系统为核心的「地铁巴士」公交车解决方案,成为纯电动公交车领域一枝独秀的「新物种」。
【正向研发的『地铁巴士』,更加契合当前公交市场运营需求】
作为一款以正向研发为基础的纯电动公交车解决方案,「地铁巴士」在研发过程中充分调研了公交运营企业和终端乘客的应用需求。结合公交客车「大换小」的车辆应用趋势和「适老化服务」的乘坐体验需求,盘毂动力「地铁巴士」充分利用了轴向磁通电机体积小、重量轻、效率高的产品特征,将驱动电机直接安装在车轮旁边,分布式驱动的布置方案不仅取消了传动轴、后桥等机械部件,使得底盘的电池布置空间大幅提升,而且比一般纯电动公交的传动系统减重700~800kg,有效增加了纯电动公交的续航里程;
「地铁巴士」的车厢从前到后是一块「全平地板」
另一方面,因为底盘布置的变化,「地铁巴士」的车厢内部也没有了踏步和台阶,整个车厢从前到后「如同地铁一样平整」,通道轴向宽度最高可达850mm,无论是轮椅还是童车都可轻松通过;
与此同时,空间的扩容使得车辆的整体载客能力大大提升:8米「地铁巴士」的载客能力即可达到10米普通纯电动公交车的水平。
【「地铁巴士」拥有更强的地形和路况适应能力】
为了加强「地铁巴士」公交车的全地形、全路况运营适应能力,盘毂动力自主开发了分布式驱动的电子差速系统,车辆在单轮附着力接近0的情况下,仍可以在12%的坡道上平稳起步,相当于增加等于车辆升级了一套ASR系统。
得益于轮边独立悬架结构与电子差速控制,「地铁巴士」在车身稳定性上的表现比传统公交车辆更加优秀。绕桩操控测试试验显示,「地铁巴士」以50KM/H的速度在间距35米的桩间行驶,车身倾斜角度为3.58度;而传统巴士在40KM/H的速度行驶绕桩,车身倾角就达到了6.57度。
【「地铁巴士」的车身稳定性表现更加优秀】
截至目前,「地铁巴士」被当作「公交适老化服务」的标配车型,在上海、福州、重庆、宜昌等全国40多个城市实现批量运营。而对于运行工况更加复杂、用户需求更加追求个性化精细化的乘用车领域,国内多家主流汽车厂商也瞄准轴向磁通电机的应用优势,与盘毂动力达成战略合作。
在开发第三代「中央分布式电驱系统」的过程中,上汽变速器计划将「三合一」驱动系统与线控底盘技术高度融合,使得整套系统能够广泛适用从超跑、高端乘用车到SUV、皮卡,甚至是轻型商用车等不同车型的应用需求,所以需要「系统高度集成化、轻量化,动力高效化」。
【上汽变速箱双电机电驱系统】
基于系统整体规划应用需求,盘毂动力以ICD150K轴向磁通电机应用为基础,推出了定制化的整体解决方案。相对于同功率的径向磁通电机,ICD150K轴向磁通电机尺寸和重量均减少50%以上,左右双电机总重不到48KG,采用中央分布集成式双电机独立驱动的布置方式后,整套系统Z向高度降低39%,重量下降了25.3%,可以预留出更大的整车布置空间和自由度,同时更容易实现驱动轮防滑(TCS)、电子差速控制(EDS)和直接横摆力矩控制(DYC)。
而从性能表现来看,这套双电机总成整体峰值功率可达300kw,轮边峰值扭矩4900N·m,产品整体功率密度达到3kW/kg,比特斯拉Model S Plaid 驱动系统2.4kW/kg的功率密度还要强悍得多;电机采用油冷散热,在峰值工况下的性能也会更加稳定、更加可靠;同时采用了电子差速控制,可以通过电机扭矩的独立控制提高整车操纵稳定性及行驶安全性,从而使得整车可以具备更小的转弯半径,更优的过弯操控性,以及更强的起步加速性。
在电机、电机控制器、减速器「三合一」的布置方式上,盘毂动力可提供「平行轴方案」和「同轴方案」两种集成布置方案,上汽变速器选用的「平行轴方案」布置有利于在Z向高度和Y向宽度方面预留更大的布置空间,采用「同轴方案」的布置方式则可以在X向长度上获得更大的自由度,并且该方案左右半轴长度一致,总成质量分布更加均匀。
【盘毂动力ICD150K双电机分布式驱动总成】综合分析,以轴向磁通电机应用为基础的分布式驱动布置方案,更易于将底盘扩展成为多轴或多轮独立驱动的底盘系统,并且在不同驱动形式之间进行切换,甚至可以采用四轮独立电驱动(配备电子差速系统的轮边驱动或轮毂驱动)的新型驱动形式,在不额外增加车辆动力学控制系统的情况下,真正实现车辆动力学控制的电子化和主动化。
可以预见的是,随着「软件定义汽车」的发展趋势越来越明显,纯电动汽车的设计和开发也会越来越倾向于模块化、轻量化、高效化,但要使汽车真正实现软件定义,高度集成化的整车分布式驱动架构是必然的前提和重要的支撑。其中,「高度集成化」意味着未来纯电动汽车的零部件和线束应用会大幅减少,从而持续强化硬件部分的模块化、标准化、规范化;以体积更小、重量更轻、效率更高的轴向磁通电机实现「分布式驱动」,则能在充分释放车辆布置自由度空间的同时,实现动力的精准分配,从而保证车辆的动力性、安全性和驾控舒适性。
硬件逐渐标准化,功能通过软件来进行定义,未来的汽车也将会像智能手机一样「时变时新」,用户想要什么功能,厂商就能够提供什么。
关键词: 电动汽车
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