一辆三年老车竟然还能开一场技术研讨会

谍影重重62022-09-28  8

一辆三年老车竟然还能开一场技术研讨会

踢车帮

只为爱车的你!

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800V,扁线电机,双减速机,整车智能热管理...这些当今电车市场上炙手可热的专有名词,其实都出现在三年前的一辆量产车上。以目前汽车行业的发展速度来看,有些不可思议,而保时捷Taycan三年后的这次技术分享会,依然透露出这种未来的味道。

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我说的是没用的800V平台。

在世界范围内,使用800V高压平台的量产车型非常少,比如保时捷Taycan及其兄弟奥迪e-tron GT,现代IONIQ 5,Lucid Air。如果把范围缩小到中国市场,量产车只有Taycan,Taycan的93度高容量电池长寿命版,额定电压723V,最大电压835V。

但其80度标准电池组少了5个电池模块,额定电压降为614V,并不是一个完整的800V平台。类似的还有极速福克斯α S Hi版和比亚迪唐,都是630V左右的额定电压。离我们最近的800V应该是即将在小鹏上市的G9。

800V就不错了。我们和车企都知道,在同样的功率需求下,更高的电压意味着更低的电流和更低的损耗。前者可以减少导线截面积,减轻重量,降低成本,后者直接提高整车运行效率,也就是说电车的续航能力提高了。

对性能也有好处。损耗少意味着发热少,车辆维持高性能输出和大功率充电的能力也提高了。比如Taycan可以实现0-200km/h连续26次加速,加速时间最大偏差只有0.8秒。使用800V专用充电桩,最大充电功率可达270kW。

制约800V普及的因素很多。充电基础设施不完善等原因不在前排。

800V高压元器件缺乏完整的产业链应该是最主要的一个。

据说中国所有的造车新军都是组装厂。不管这种说法是否片面,至少直接肯定了中国电动车配套产业链的完善。电动汽车在中国的快速发展与产业链的完善密切相关。

只有400V系统完善,800V产业链远未开放。与燃油车使用的48V系统相比,48V系统最初的设想是完全替代12V电池,但受限于车辆上的低压电器是基于12V电压设计的,48V没有替代品。而且燃油车的前景也不足以让广大供应商推出48V专用低压电器。所以48V轻型混燃车还是需要配备12V电池。

800V平台也是如此。800V平台最基本的就是车辆的三电工作电压需要达到800V级别。以电机和电控为例,强制检验国家标准GB/T 18488中规定,电机绕组的工频耐受电压应为1000V+电机最大工作电压的两倍。

对于Taycan来说,至少是2670V(电机的工作电压范围一般比电池宽,即其最大工作电压甚至会高于835V),匝间冲击耐受电压是工频耐受电压的1.7倍,为4500V,而400V电机的耐受电压(最大工作电压一般在450V左右)分别只需要1900V和3230V。

但是电机控制器的区别是2800VDC和3700VDC,这使得控制器上精密元器件的测试更上一层楼。受目前半导体材料水平的限制,能够满足800V平台要求的IGBT或SiC MOSFET等核心器件仍然不能满足量产的要求,成本高,生产率低。

而目前的空可调压缩机、高压加热器、车载充电器、DCDC、电机、逆变器等。车辆上使用的主要是400V。上了800V平台,就意味着这些原本成熟的产品不能用了。

对于车企来说,这种情况有两种解决方案。第一,就像48V燃油车配备48V电池和12V电池一样,通过额外配备一套直流变压器(DCDC)系统,可以为电机的电控提供800V,为其他高压电器输出400V电压,这样就可以使用现有400V系统下的成熟产品。难的是这套DCDC价格不低,体积和重量也不小。

第二,推动供应链开发800V平台的替代品。因为800V平台的必要性和电动车行业的前景,供应链迁移到800V的力量不可或缺。难点在于800V的电压是400V的两倍,对各种板材和电线的绝缘耐压等级提出了更高的要求。最简单的改变就是材料和设计的成本更多了。另外,初期小批量生产的RD和工艺成本自然要比400V成熟产品高很多。

接下来是充电基础设施。早期的500V充电桩,甚至今天常见的750V充电桩,都不能完全满足800V平台充电时的电压需求。

为了解决这一困境,Taycan为自己配备了一套最大功率为150kW(可选,标准50kW)的高压增压器(升压DCDC)。一方面,额外面额的增压器增加了成本;另一方面,车辆的充电率也受到整个充电链条中短板的限制。有了这个增压器,即使桩能提供更高的功率,实际车辆充电功率也不会高于150kW。

事实上,如果Taycan使用专用的800V充电桩,其电池可以接收高达270kW的充电功率。

这里说个题外话。为了在当前充电基础设施环境下推广800V平台,高压增压器必不可少。增压器的主流技术路线有两种,一种是独立的一套DCDC(可能与车辆的其他DCDC功能集成在一起),另一种是基于充电时车辆不可能行驶的逻辑,通过设计和重用电机控制器上的电源模块。前者以保时捷Taycan为代表,后者是比亚迪的技术路线,各有利弊。

简而言之,就是成本。任何地方用800V都是要花钱的。所以也就不难理解,为什么至今只有昂贵的Taycan和Lucid Air在用,而现代的E-GMP平台却让人好奇,它是如何平衡成本的。

二档变速器只做三件事。

性能、性能或(XXX)性能

无论是后驱还是四驱,无论电机功率有多大,Taycan的后驱动桥匹配的都是2速变速箱。这种减速器的主要目的是提高车辆的性能:在低速时提供较大的减速比,约为15:1,使Taycan的车轮上的扭矩达到12000Nm。在其他时候,它会切换到减速比约为8:1的高档位,以提供更高的速度限制。

这里有一个误区,和内燃机狭窄的高效范围不同。到目前为止,电机技术的高效范围已经相当广泛,基本涵盖了我们的日常工况。不需要增加二档变速箱来拓宽动力系统的高效范围。

使用保时捷二档减速器的主要目的是性能。如果只有一档,兼顾起步和最高时速,两者都无法做到极致。二档减速器可以让一档集中精力提高起步扭矩,二档可以让速比更小,可以达到更高的最高时速。

提高车辆运行效率只是二级齿轮减速器的附加作用。

除了二档减速器,其实目前广泛发展的高速电机也是为了解决快速启动和高速之间的矛盾。就是两条技术路线和一个双速变速箱的区别。

扁线电机的前身是王谢堂的前身阎。

发卡绕组永磁同步电机又称扁线电机,是泰康科技最不起眼的部分。发卡式绕组最大的优点是提高了定子绕组的填槽率。

电机的定子是一个缠绕在满是槽的铁芯上的线圈,槽满率就是缠绕在这些槽中的线圈数。

满箱率有两种含义。一、初中物理,通电导体线圈产生的磁感应强度与线圈匝数有关。匝数越多,磁场越强。高槽满率意味着在同一个铁芯上可以缠绕更多的线圈,从而提高电机的转矩和功率。

第二,如果线圈数量相同,高槽满率意味着每个线圈的截面积可以做得更大,从而降低线圈的内阻,提高效率,减少发热。

此外,由于扁平线的形状更规则,定子冷却管的布置和绝缘将更容易进行。总之,发卡式绕组在功率和经济性上优于传统的圆线电机。

Taycan发布的时候,扁线电机比较稀缺,因为扁线方形接口的制造和绕线工艺难度比较高。现在,它们已经飞入寻常百姓家,逐渐在一些新车型中推广应用。

域控制概念普及,整车智能热管理。

热泵Taycan是标配,更重要的是Taycan的热管理不是独立的,而是综合考虑,统一规划。Taycan的冷却系统将车辆的所有部分分为低温、中温和高温区。通过三个冷却液泵、六个冷却液阀、两个风扇和十个冷却液温度传感器,将电池组、车载DC充电器、DC/DC转换器、车载充电器等电器,以及电机、电控、减速器等驱动部件的液冷回路进行统一连接和管理。

电池组的冷却管道粘结在电池组底部的设计,减少了热量向环境的自发扩散,主动收集电池运行过程中产生的热量,提高了冬季运行的效率。在这个系统中,体积巨大、热容量巨大的电池组不仅可以接受冷却系统的温度调节,还可以储存液冷高压组件的余热,相当于一个储热装置或缓冲器。根据需要连接车辆空调制系统的冷却回路。

一套联网的控制单元统一规划整车的热量分配。车辆的冷却效率不是固定的,而是基于车辆的驱动模式、当前的电池充电状态和温度来调节电池和电机冷却剂的温度。当车辆处于Sport或Sport Plus模式时,散热效率会提高,冷却液温度目标会降低,而在Range模式下,冷却泵的速度会降低,压缩机的功率也会降低。从而根据组件的要求提供合适的温度,避免不必要的额外散热/加热功率损失。

车辆还可以根据外界的温度、湿度、日照、当前选择的驾驶模式和空调制设置,动态预测空调制系统的功耗和部件,甚至利用主动导航的道路数据和驾驶员的驾驶习惯,然后根据这些值计算当前的续航里程。

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以上文章总结的只是Taycan核心技术的一部分,其布局、安全考虑、车身轻量化设计空都有相当高的技术含量。作为三年前的量产车,他以极高的成本提前向我们展示了一些未来有轨电车的外观,并将赛车技术带到了民用领域。那么,我们也希望经过这几年的发展,越来越多的模式给我们带来未来,让更多的人享受到科技发展的红利。

作者丨64号公路

布局周磊

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