最近這兩年,國產(chǎn)新能源汽車的迎來快速發(fā)展的黃金期,而在“膨脹”的市占率背后,針對新能源多個維度的新技術(shù)研發(fā)也按下快進鍵,且大多在開發(fā)上已經(jīng)擺脫燃油車的思維局限,開始以純粹的新能源視角重新審視并構(gòu)建新時代的出行工具。聚焦于電機、電池、混動三個領(lǐng)域,本期我們就帶大家一起去了解一下,目前各大一線大廠在新能源領(lǐng)域都整出了哪些令人驚艷的“黑科技”。
●從比亞迪e平臺3.0,到仰望易四方電驅(qū)技術(shù) ▲代表車型:比亞迪海豹、仰望U8 ▲一句話點評:四個獨立動力源帶來的電驅(qū)功能擴展,是燃油車時代沒法想象的。
比亞迪e平臺3.0+iTAC 燃油車該怎樣演變成電動車?這是個既簡單又復雜的問題。簡單是因為,只要把機艙里頭的發(fā)動機變速器拆了換成永磁同步或交流異步電機,即“油改電”,這如果都算新能源,那簡直就是全球汽車工業(yè)的笑話;復雜是因為,如果以電驅(qū)為核心來設(shè)計一輛汽車(例如比亞迪e平臺3.0),那就必須從平臺架構(gòu)開始做方案,才能最大限度體現(xiàn)“電驅(qū)”帶來的用車方式的全面革新。
比亞迪海豹 最直觀案例的就是當下新能源汽車已經(jīng)比較常見的封閉式前格柵,既然都沒發(fā)動機了,那還保留進氣&散熱干嘛?前臉高度封閉、前蓋下壓、門把手隱藏,再加上低風阻輪圈設(shè)計,把風阻壓到0.25Cd以下,不香嗎?而在看不見的動力架構(gòu)部分,既然笨重的發(fā)動機+變速器沒了,那前機艙也沒用了,改成了前備箱;A柱給我瘋狂往前移(軸長比增大),騰出駕乘空間;動力源后置也不是超跑專利,后橋分分鐘給你塞個電機進去;后輪驅(qū)動也不需要傳動軸了,把車身的底板做成純平。類似的案例不說一萬也有八千,而這也是燃油車平臺和新能源汽車最本質(zhì)的不同。
比亞迪易四方技術(shù)平臺 至于比亞迪的易四方電驅(qū)技術(shù)則做得更徹底,既然一個電機=一個動力源,那干脆直接整上四個電驅(qū)單元,不僅增強動力變得極為直接高效(最大功率1100+馬力),而且因為每個車輪分配一個,怎么個轉(zhuǎn)法也都能精準控制還互不干涉。在燃油車時代,這相當于一臺車有四個“發(fā)動機+變速器”(顯然不可能),由此帶來的整車控制方式改變無疑是顛覆性的。
仰望U8 首先是是爆胎模式,當某一個車輪爆胎失去牽引力時,車子還可以通過對另外三個車輪的動力分配控制,讓整車以動態(tài)平衡狀態(tài)(靜態(tài)并不平衡)撤離現(xiàn)場,這也是燃油車做不到的。另外還有兩個目前不太成熟的功能擴展:如果在沙地/雪地/泥地上,左側(cè)前轉(zhuǎn)/右側(cè)后轉(zhuǎn),車子就能繞著定圓順時針掉頭,但不建議在強抓地力的鋪裝路面嘗試,因為牽引力的矢量方向不對,車輪還是存在滑動。最后,理論上這種車只需要控制左右側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速,而不需要方向偏轉(zhuǎn)就能實現(xiàn)轉(zhuǎn)向,例如左邊比右邊快,車子就會右轉(zhuǎn),反之則是左轉(zhuǎn)。當然,實際仰望U8并沒有這么干,還是裝了能夠改變前輪牽引力矢量方向的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的。 ●從特斯拉1865三元鋰,到寧德時代麒麟電池 ▲代表車型:特斯拉Model 3、比亞迪漢EV、極氪009 ▲一句話點評:不止BYD懂得電池整包工藝創(chuàng)新,寧德時代也會,且可能做得更好。
特斯拉4860三元鋰電池包 傳統(tǒng)汽車用的電池包都采用的圓柱電芯外加兩個電極,現(xiàn)在特斯拉準備用的4860三元鋰電池、寧德時代的現(xiàn)役三元鋰電池都是這種。在此基礎(chǔ)上,有些小廠圖方便就直接定制整包,而大廠具備一定的生產(chǎn)能力,則會采購電芯,然后自己加上電控、隔熱、冷卻、安防進行封裝。
比亞迪磷酸鐵鋰刀片電池 后來,比亞迪整出了刀片電池的封裝工藝,“刀片”就是“電芯”,雖然這會影響整包的充放電功率上限,但空間利用率大大提高,而且整包的主被動安全都更為可控,畢竟同等體積的整包,刀片陣列的數(shù)量要比圓柱電芯少得多。
說白了,刀片電池只是封裝方式的改變,并不是類似半固態(tài)、固態(tài)、乃至凝聚態(tài)那種電芯技術(shù)的革新。
寧德時代CTP 3.0電池包 而隨著寧德時代CTP 3.0麒麟電池的發(fā)布,我們再次見到了電池封裝方式的另一種創(chuàng)新。這是一種無模組動力電池包,其電芯也采用大體積的方形單元陣列設(shè)計以提高空間利用率(提升72%),而且不同陣列可以進行三元鋰電芯和磷酸鐵鋰電芯的組合使用,從而結(jié)合兩者優(yōu)勢,實現(xiàn)能量功率密度以及充放電循環(huán)壽命的平衡。在此基礎(chǔ)上,其橫縱梁、水冷板與隔熱墊集成為多功能彈性夾層,進一步提高整包的有效空間利用。
即將上市的極氪009(麒麟電池) 按照官方公布的數(shù)據(jù),這套第三代CTP電池包能夠達到255kWh/kg的能量密度,并實現(xiàn)4C快充,即10分鐘將電量從10%充至80%,且得益于熱交換系統(tǒng)50%導熱性能升級,5分鐘就可完成熱啟動。首款使用這套模組的是吉利旗下極氪品牌的高端MPV——極氪009,該車將擁有超過1000km的純電續(xù)航里程,后續(xù)的話,也會賽力斯(AOTO問界)、理想汽車上應(yīng)用。 ●從沃爾沃Drive E T8,到吉利雷神電混 ▲代表車型:沃爾沃XC90 T8、領(lǐng)克09 EM-P ▲一句話點評:用做純電的思路去插混,這或許才是內(nèi)燃機的最后“活路”。
沃爾沃P1+P4混動方案 把內(nèi)燃機和電機組合使用的思路,并不是近幾年才出現(xiàn),但在不同歷史時期,混動的具體技術(shù)方案五花八門,市場對混動的理解&態(tài)度也都大不一樣。比亞迪DM-i之后,各品牌對混動車要實現(xiàn)的價值以及在未來新能源時代的定位,已經(jīng)有了更為清晰的認識,即,TA并不是從燃油到純電的過度,而是純電的補充。
理想L9位于前橋的1.5T汽油增程器 最簡單的混動技術(shù)就是類似日產(chǎn)軒逸e-power、理想L9那種增程式,即,內(nèi)燃機帶著一臺發(fā)電機將汽油燃燒的熱能轉(zhuǎn)化電能,然后儲存在電池里頭,最后再通過驅(qū)動電機把電能轉(zhuǎn)化為動能輸出到車輪。這個方案的技術(shù)門檻之低,隨便哪家主機廠都能做。其本質(zhì)就是給純電汽車加了一個“汽油發(fā)電機”,因為是全場景電驅(qū),所以在高速巡航或激烈駕駛這種高功率需求的工況下效率還不如燃油車。道理很簡單,穩(wěn)定工況的燃油車沒有離合/變速帶來的能量損失,而增程式會因為電池充放電這個“中間商”而拉低工作效率。
吉利Hi·X:P1+P2+P4混動方案 因此,現(xiàn)在更主流的思路都是“混動專用發(fā)動機+前橋雙電機”的混動方案,TA既可以在復雜工況主要靠高效電機驅(qū)動(純電或增程模式),也可以通過專門設(shè)計的機電耦合&解耦模塊讓發(fā)動機直接參與驅(qū)動(并聯(lián)或直驅(qū)模式)。像吉利雷神電混這種還會通過額外的行星齒輪組在實現(xiàn)功率分流的同時,實現(xiàn)發(fā)動機輸出端的三個物理擋位調(diào)節(jié),可以在20km/h左右的車速即可讓發(fā)動機在物理意義上參與驅(qū)動,最大限度降低沒有獨立變速器調(diào)速對整車高效動力輸出的影響。
比亞迪曉云1.5T混動專用發(fā)動機 要體現(xiàn)混動之間的差距,重點還在于發(fā)動機技術(shù)的革新,例如如何在穩(wěn)定轉(zhuǎn)速&負載下提高熱效率,以及如何通過提高線圈的槽滿率達到更高功率密度等等。例如,通過阿特金森循環(huán)/米勒循環(huán)提高內(nèi)燃機壓縮比,又或者通過更高壓的直噴系統(tǒng)配合滾流優(yōu)化,提高燃燒效率,這使得目前主流的混動專用發(fā)動機都開始朝45%的高熱效率邁進(只有在相對窄的工況內(nèi)才能達到)。
更高效的雙電機單元(扁線繞組) 電機部分,如今大部分電機已經(jīng)都通過扁線&發(fā)卡的繞組方式提高槽滿率,進而提高磁場強度,另外工藝的升級也讓定子/轉(zhuǎn)子間隙大幅減小,漏磁也隨之減少,目前大廠的高效電機普遍能做到95%以上的能量轉(zhuǎn)化效率。
●從比亞迪e平臺3.0,到仰望易四方電驅(qū)技術(shù) ▲代表車型:比亞迪海豹、仰望U8 ▲一句話點評:四個獨立動力源帶來的電驅(qū)功能擴展,是燃油車時代沒法想象的。
比亞迪e平臺3.0+iTAC 燃油車該怎樣演變成電動車?這是個既簡單又復雜的問題。簡單是因為,只要把機艙里頭的發(fā)動機變速器拆了換成永磁同步或交流異步電機,即“油改電”,這如果都算新能源,那簡直就是全球汽車工業(yè)的笑話;復雜是因為,如果以電驅(qū)為核心來設(shè)計一輛汽車(例如比亞迪e平臺3.0),那就必須從平臺架構(gòu)開始做方案,才能最大限度體現(xiàn)“電驅(qū)”帶來的用車方式的全面革新。
比亞迪海豹 最直觀案例的就是當下新能源汽車已經(jīng)比較常見的封閉式前格柵,既然都沒發(fā)動機了,那還保留進氣&散熱干嘛?前臉高度封閉、前蓋下壓、門把手隱藏,再加上低風阻輪圈設(shè)計,把風阻壓到0.25Cd以下,不香嗎?而在看不見的動力架構(gòu)部分,既然笨重的發(fā)動機+變速器沒了,那前機艙也沒用了,改成了前備箱;A柱給我瘋狂往前移(軸長比增大),騰出駕乘空間;動力源后置也不是超跑專利,后橋分分鐘給你塞個電機進去;后輪驅(qū)動也不需要傳動軸了,把車身的底板做成純平。類似的案例不說一萬也有八千,而這也是燃油車平臺和新能源汽車最本質(zhì)的不同。
比亞迪易四方技術(shù)平臺 至于比亞迪的易四方電驅(qū)技術(shù)則做得更徹底,既然一個電機=一個動力源,那干脆直接整上四個電驅(qū)單元,不僅增強動力變得極為直接高效(最大功率1100+馬力),而且因為每個車輪分配一個,怎么個轉(zhuǎn)法也都能精準控制還互不干涉。在燃油車時代,這相當于一臺車有四個“發(fā)動機+變速器”(顯然不可能),由此帶來的整車控制方式改變無疑是顛覆性的。
仰望U8 首先是是爆胎模式,當某一個車輪爆胎失去牽引力時,車子還可以通過對另外三個車輪的動力分配控制,讓整車以動態(tài)平衡狀態(tài)(靜態(tài)并不平衡)撤離現(xiàn)場,這也是燃油車做不到的。另外還有兩個目前不太成熟的功能擴展:如果在沙地/雪地/泥地上,左側(cè)前轉(zhuǎn)/右側(cè)后轉(zhuǎn),車子就能繞著定圓順時針掉頭,但不建議在強抓地力的鋪裝路面嘗試,因為牽引力的矢量方向不對,車輪還是存在滑動。最后,理論上這種車只需要控制左右側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速,而不需要方向偏轉(zhuǎn)就能實現(xiàn)轉(zhuǎn)向,例如左邊比右邊快,車子就會右轉(zhuǎn),反之則是左轉(zhuǎn)。當然,實際仰望U8并沒有這么干,還是裝了能夠改變前輪牽引力矢量方向的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的。 ●從特斯拉1865三元鋰,到寧德時代麒麟電池 ▲代表車型:特斯拉Model 3、比亞迪漢EV、極氪009 ▲一句話點評:不止BYD懂得電池整包工藝創(chuàng)新,寧德時代也會,且可能做得更好。
特斯拉4860三元鋰電池包 傳統(tǒng)汽車用的電池包都采用的圓柱電芯外加兩個電極,現(xiàn)在特斯拉準備用的4860三元鋰電池、寧德時代的現(xiàn)役三元鋰電池都是這種。在此基礎(chǔ)上,有些小廠圖方便就直接定制整包,而大廠具備一定的生產(chǎn)能力,則會采購電芯,然后自己加上電控、隔熱、冷卻、安防進行封裝。
比亞迪磷酸鐵鋰刀片電池 后來,比亞迪整出了刀片電池的封裝工藝,“刀片”就是“電芯”,雖然這會影響整包的充放電功率上限,但空間利用率大大提高,而且整包的主被動安全都更為可控,畢竟同等體積的整包,刀片陣列的數(shù)量要比圓柱電芯少得多。
說白了,刀片電池只是封裝方式的改變,并不是類似半固態(tài)、固態(tài)、乃至凝聚態(tài)那種電芯技術(shù)的革新。
寧德時代CTP 3.0電池包 而隨著寧德時代CTP 3.0麒麟電池的發(fā)布,我們再次見到了電池封裝方式的另一種創(chuàng)新。這是一種無模組動力電池包,其電芯也采用大體積的方形單元陣列設(shè)計以提高空間利用率(提升72%),而且不同陣列可以進行三元鋰電芯和磷酸鐵鋰電芯的組合使用,從而結(jié)合兩者優(yōu)勢,實現(xiàn)能量功率密度以及充放電循環(huán)壽命的平衡。在此基礎(chǔ)上,其橫縱梁、水冷板與隔熱墊集成為多功能彈性夾層,進一步提高整包的有效空間利用。
即將上市的極氪009(麒麟電池) 按照官方公布的數(shù)據(jù),這套第三代CTP電池包能夠達到255kWh/kg的能量密度,并實現(xiàn)4C快充,即10分鐘將電量從10%充至80%,且得益于熱交換系統(tǒng)50%導熱性能升級,5分鐘就可完成熱啟動。首款使用這套模組的是吉利旗下極氪品牌的高端MPV——極氪009,該車將擁有超過1000km的純電續(xù)航里程,后續(xù)的話,也會賽力斯(AOTO問界)、理想汽車上應(yīng)用。 ●從沃爾沃Drive E T8,到吉利雷神電混 ▲代表車型:沃爾沃XC90 T8、領(lǐng)克09 EM-P ▲一句話點評:用做純電的思路去插混,這或許才是內(nèi)燃機的最后“活路”。
沃爾沃P1+P4混動方案 把內(nèi)燃機和電機組合使用的思路,并不是近幾年才出現(xiàn),但在不同歷史時期,混動的具體技術(shù)方案五花八門,市場對混動的理解&態(tài)度也都大不一樣。比亞迪DM-i之后,各品牌對混動車要實現(xiàn)的價值以及在未來新能源時代的定位,已經(jīng)有了更為清晰的認識,即,TA并不是從燃油到純電的過度,而是純電的補充。
理想L9位于前橋的1.5T汽油增程器 最簡單的混動技術(shù)就是類似日產(chǎn)軒逸e-power、理想L9那種增程式,即,內(nèi)燃機帶著一臺發(fā)電機將汽油燃燒的熱能轉(zhuǎn)化電能,然后儲存在電池里頭,最后再通過驅(qū)動電機把電能轉(zhuǎn)化為動能輸出到車輪。這個方案的技術(shù)門檻之低,隨便哪家主機廠都能做。其本質(zhì)就是給純電汽車加了一個“汽油發(fā)電機”,因為是全場景電驅(qū),所以在高速巡航或激烈駕駛這種高功率需求的工況下效率還不如燃油車。道理很簡單,穩(wěn)定工況的燃油車沒有離合/變速帶來的能量損失,而增程式會因為電池充放電這個“中間商”而拉低工作效率。
吉利Hi·X:P1+P2+P4混動方案 因此,現(xiàn)在更主流的思路都是“混動專用發(fā)動機+前橋雙電機”的混動方案,TA既可以在復雜工況主要靠高效電機驅(qū)動(純電或增程模式),也可以通過專門設(shè)計的機電耦合&解耦模塊讓發(fā)動機直接參與驅(qū)動(并聯(lián)或直驅(qū)模式)。像吉利雷神電混這種還會通過額外的行星齒輪組在實現(xiàn)功率分流的同時,實現(xiàn)發(fā)動機輸出端的三個物理擋位調(diào)節(jié),可以在20km/h左右的車速即可讓發(fā)動機在物理意義上參與驅(qū)動,最大限度降低沒有獨立變速器調(diào)速對整車高效動力輸出的影響。
比亞迪曉云1.5T混動專用發(fā)動機 要體現(xiàn)混動之間的差距,重點還在于發(fā)動機技術(shù)的革新,例如如何在穩(wěn)定轉(zhuǎn)速&負載下提高熱效率,以及如何通過提高線圈的槽滿率達到更高功率密度等等。例如,通過阿特金森循環(huán)/米勒循環(huán)提高內(nèi)燃機壓縮比,又或者通過更高壓的直噴系統(tǒng)配合滾流優(yōu)化,提高燃燒效率,這使得目前主流的混動專用發(fā)動機都開始朝45%的高熱效率邁進(只有在相對窄的工況內(nèi)才能達到)。
更高效的雙電機單元(扁線繞組) 電機部分,如今大部分電機已經(jīng)都通過扁線&發(fā)卡的繞組方式提高槽滿率,進而提高磁場強度,另外工藝的升級也讓定子/轉(zhuǎn)子間隙大幅減小,漏磁也隨之減少,目前大廠的高效電機普遍能做到95%以上的能量轉(zhuǎn)化效率。

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