众所周知,多数消费者不管懂不懂,都会在看车、买车时,打开发动机舱瞅一瞅。当打开后,大家发现有的发动机舱 “饱满充实”,这让他们心里倍感“踏实”;有的则“空空荡荡”,尤其如果没有底盘装甲,甚至一眼能看到路面,这让他们满腹疑虑,进而质疑车辆的安全性,并一度怀疑车企偷工减料。
其实,发动机舱看起来“空空荡荡”的原因,与占据发动机舱主要面积的电驱动有关。电驱动系统集成化,近两年已成为各大传统车企和造车新势力的新“竞技场”。千万不要小看了该技术,它能让我们获得更宽敞舒适的乘坐空间,尤其是能够节省能耗、延长续航。那么,电驱动集成化,是否是未来的正确趋势呢?目前哪款纯电产品的电驱集成化,走在了技术前沿?接下来,请跟随小编一探究竟。
高度集成化电驱动优势明显,“三合一”成未来发展趋势
关于电驱动系统的构造,主要包含高性能动力电机、电力控制单元和减速器等部分。最初的电驱动系统,不存在集成式设计,其电机、逆变器、充配电系统等部件均单独布置,各部件间靠繁杂的线束连接,这也导致当时的电动车驱动系统,看起来十分复杂(如下图所示)。
后来,随着新能源电动汽车市场越来越活跃,关于电动汽车电驱动系统的一体化研究,开始步入工程师的视野。如下图所示,比较常见的集成化设计,取消三相线,将电机、电控端子直连;取消水管,将电机、电控水道直连,以及将电机壳体和减速器壳体共用等。不过,问题来了。这样的构造都有哪些优势?
纯电动汽车三合一电驱动系统
首先,集成化设计可以有效地减小电驱动系统的体积,降低系统总质量。电驱动系统各个部件通过整合,整体结构更为紧凑,安装尺寸和所占体积得到进一步缩减;同时,各部件之间的连接材料,因为集成化设计而大幅度减少,系统质量也得到了优化。而车重的降低,则会使车辆能耗更低、续航里程更长。
其次,采用集成化电驱动系统的机舱更加简洁,使得汽车各系统布局更加灵活。由于体积减小,整车的乘坐及储物空间得到最大化利用。第三,电驱动系统集成化有效地缩短了各部件之间的距离,减少了连接件及相应接口的使用,不仅能优化传输路径,更会提高系统效率。同时,电驱动系统采用的连接件,包含导线和管路等材料,因此减少连接材料的使用,也将直接促成电驱动系统成本的降低。
电驱动系统集成化的明显优势,让研发高度集成化的电驱动系统,成为当下行业主流。在目前主导电驱动系统市场的品牌中,大陆、博世、博格华纳、爱信、采埃孚等国际零部件巨头,均将电机、电控、减速器及功率电子模块等部件进行高度集成化设计,使得整个电驱动系统具备成本更低、体积更小、效率更高等优势。而这样的电驱动系统,也凭借这些优势,备受各大主流车企的青睐。
大陆三合一电驱动系统
有图有真相,“三合一”比“二合一”更胜一筹
可能有人会说,高度集成化的电驱动与非高度集成化的电驱动相比,在驾驶过程中,感觉不到前者优势的存在。对于这样的“固有”认知,笔者不妨将目前新能源市场上的热门车型菲斯塔纯电动、几何A,予以同台竞技,看看究竟谁的电驱动系统性能更优,谁的电驱动集成化技术,能够带来更长的续航表现。
先来看菲斯塔纯电动,该车搭载的大陆永磁同步电机,便是将电机、减速器和逆变器,高度集成在一起的电驱动系统,通过减少整车线束、接插件、管路、箱体等部件的使用,质量仅76.9kg的轻量化优势,为490km续航贡献不少力量。同时,最大功率 135 kW、峰值扭矩 310 N·m、最高车速达 165 km/h及0 ~ 50 km/h 加速快至3.5 s,更是将高性能优势,实力演绎到极致。
菲斯塔纯电动三合一电驱动系统
对于几何A,其搭载的电机由精进(JJE)和方正(FDM)提供,将电机与减速器进行二合一,采用分体式布局,这与“三合一”集成式布局相比,紧凑型不够突出,再加上线材的原因,导致最大功率120KW,最大扭矩250N·m,最高车速150 km/h,0-50km/h加速需要3.8秒,这样表现难与菲斯塔纯电动抗衡。此外,几何A高能超长续航版本,最大支持500km续航里程,但经过笔者实测后,最终只行驶430公里,这样的表现,难与二合一的集成电驱动脱离干系。
当然,为了实现电驱动轻量化,菲斯塔纯电动针对电机的定子线圈,使用截面积更大的扁形铜质导线。这与几何A采用的传统的圆形铜线绕圈相比,可带来更好的槽满率,占积率从40%增加到60%,同时助整个电机质量更轻,整体能耗也随之下降。此外,菲斯塔纯电动的这种扁铜线绕组方法,不仅能增强热传导能力,提升散热性能,还能带来更高功率密度,为更强动力表现夯实基础。
图左为菲斯塔纯电动,图右为几何A
值得一提的是,菲斯塔纯电动之所以电驱动技术硬核,与强大的全球技术做背书密切相关。其中,在动力上,延承昂希诺纯电动的海外版车型(KONA EV),在动力操控上的技术与品质基因。要知道,KONA EV在2019-2020连续荣获美国沃德十佳发动机与驱动系统大奖,能从这样的高端精品车上面“汲取”技术基因,菲斯塔纯电动的电驱动技术、性能双双优越,自然水到渠成。
写在最后
也许很多人不曾想到,2013年中国新能源汽车产销量,不过才1.7万辆/1.81万辆,但2018年中国新能源汽车产销量,已经达到124.2万辆/120.6万辆。新能源汽车行业飞速发展的同时,当然需要不断创新、进步的零部件配套技术来配合新能源汽车的发展,而集成化电驱动系统正是其中之一。
我们欣慰的看到,为了增强自身产品竞争力,已有越来越多的中高端新能源产品,搭载高度集成化的电驱动系统。其中不乏菲斯塔纯电动这样的“后起之秀”,无论是集成化、模块化、轻量化等优势于一身的“三合一”电驱动系统,亦或承袭KONA EV的沃德十佳动力基因,都能助自身迅速成为纯电车市场中的明星产品,并与昂希诺纯电动,一道组成北京现代SUV+运动轿车的“纯电双雄”组合,为追求纯电出行的消费者,带来更多质价均衡、性能优异的产品选择。