電動汽車續航的重要性我也不用多說了,續航短了不僅大家不會買,同時國家的補貼也更少,所以各大廠商都在拼了命的想辦法提高續航。然而當前電池技術沒有大的進展的情況下,電池組的巨大重量和較高的成本決定了僅僅堆電池并不是明智的選擇。
那怎麼辦?提高驅動效率!也就是說:珍惜和合理利用每一度電能,是電池技術沒有巨大進展的情況下,提高續航的關鍵。
對于電動汽車來說,雙電機相對于單電機加主減速器或變速箱的方案在提高驅動效率方面是有相當優勢的,原因有四。
第一,單電機在低速、高速輕載等情況下,效率降低比較嚴重。
電動機的高效率區間雖然比内燃機大的多,但是汽車的轉速和轉矩要求太寬了:強大的加速性能和爬坡能力需要大的扭矩,而速度從0到上百kmh則對轉速範圍有非常高的要求,雖然在大部分中高速工況下,電動機的效率都能很高,但是在低速重載、低速輕載、高速輕載等情況下,電動機的效率會比高效率的區間下降20~30%。雙電機則可以通過不同的搭配,讓系統的高效率區間大大擴大,提升在高速輕載等情況下的效率。
綜合來看,雙耦合的方式肯定是優勢最為明顯,對效率的提升也最大,缺點就是控制起來更複雜,控制算法考慮的變量更多,技術難度更大。
目前市面上的雙電機車型還是很多的,如特斯拉Model S、蔚來ES8、比亞迪唐、榮威eRX5等車型都是雙電機驅動,捷豹I-PACE等新車型也搭載了雙電機驅動系統。這些車型在性能方面的表現都是不錯的,例如:Model S 75D的最大扭矩達到525Nm,百公裡加速4.4s;榮威eRX5的最大扭矩達到704Nm,百公裡加速7.5s;捷豹I-PACE的最大扭矩達到696Nm,百公裡加速4.8s;蔚來ES8的最大扭矩達到840Nm,百公裡加速4.37s。由此可見,雙電機完全可以提供彪悍的性能。
下面說說Marvel X的雙電機驅動方式吧,大家看完這部分就會明白為何它的效率如此之高。
Marvel X為了提高效率,采用了前面講的雙耦合的方式。為了達到7s左右的加速,需要大概140kW的驅動電機,通過雙電機驅動,使用一台85kW的主驅動電機(TM)和一台52kW的輔助驅動電機(BM),其中TM電機一直連接車輪,BM電機通過兩速的變速箱按需接入,稱為DM EDS系統,其結構如下。
下面我們來看下這兩台電機在不同的工況下是如何配合工作,實現更高的效率的。
低速階段,TM電機工作,而當需要強力加速時,BM電機連接1檔接入,兩者轉矩耦合,疊加後的轉矩輕松實現7s左右的百公裡加速。
中高速階段,系統根據工況自動選擇工作電機,讓系統一直處于高效率區間。
高速輕載階段,系統将BM電機連接2檔接入,通過轉速耦合,此時依然能讓兩台電機工作在高效率區間。
通過這些不同的工況下兩台電機的協調配合,讓整個系統在不同的車速、負載區間都能在最大程度上工作在高效率區間,整體效率提升在10%左右,既保證了性能需求,又保證了系統的續航,百公裡電耗降低到14.2度。這就是為什麼Marvel X隻用了特斯拉(Model S 75D)70%電量,實現了相近的實際續航(400km)。當然,特斯拉Model S 75D使用的是異步電動機,我之前在文章中也說過,異步電動機的效率不如永磁同步機,功率密度也不占優勢,但是其過載能力更強,所以性能方面Model S 75D還是有相當優勢的。同時,Model S 75D使用的異步電動機在低速情況下效率降低明顯,這也是為什麼Model S在國内的續航會大打折扣:美國交通擁堵情況更少,低速工況會比較少,而國内特别是大城市,擁堵情況更多,在這種情況下,Model S的效率下降比較多。
對比相同或者相近價位的純電動汽車,Marvel X的優勢也很明顯:處于30W區間的比亞迪秦,電池組容量為60.48kWh,使用了120kW的單電機,續航裡程為400km,最大扭矩310Nm,百公裡加速7.9s,性能與Marvel X非常接近,但是它的電池組比Marvel X大了10%;價位更高的蔚來ES8,使用的電池組容量為70kWh,前後雙電機,因為使用的是交流異步電機,最大扭矩達到了840Nm,百公裡加速4.37s,但其在電池組容量比Marvel大超過25%的情況下,其續航裡程僅為355km,據說實測續航裡程更低。由此可見,Marvel的驅動效率是非常之高的,性能比較均衡,綜合來看,是一款沒有短闆的電動汽車。
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