新能源车必不可少的五项技术 自主车企才刚踏进门槛

2018-05-16 责任编辑:sunyongle

  毫无疑问,新能源车是未来汽车发展的趋势,各大厂商对于人类的出行方式也是尽开脑洞,畅想未来。然而,纵观整个新能源车市场,真正认真开发产品,努力“让梦想照进现实”只有几位大佬,大部分车企推出的都只是拆了燃油车动力总成,换上电动机和电池的“半成品”,技术门槛比燃油车更低,这也导致了大批靠“PPT造车”的互联网车企像下饺子一样涌现。

  那么问题来了,究竟怎样的产品才是真正有诚意的新能源汽车呢?

  笔者以为,起码要做到以下几点:

  ▲充/放电管理系统

  充/放电管理系统门槛并不高,包括补贴后10万出头的廉价车都能做到这一点,靠着家用220V交流电给动力电池充电,这不是什么难事。这个领域的难点不在入门,而在进阶。

  一阶段:大功率快充

  跟两轮电动车一样靠220V交流电给容量动辄50-100kWh的动力电池充电效率实在太低了,严重影响汽车作为交通工具的实用性,所以,大功率快充对新能源汽车来说是必不可少的。包括特斯拉、比亚迪、蔚来在内,其产品都配备了专属的快充设备,可在1小时以内将电量充至80%,如果要充满,充电设备则会自动降低充电功率,逐渐“补齐”剩余电量。

  这样的充电速度是当前化学电池的极限了,毕竟充电过程其实是电池材料的化学反应过程,充电功率过高会烧坏电池,有点类似于在给水壶灌水,如果口子本来就小,眼看要满了,就不能以太快的速度加水,否则会溢出来。

  二阶段:无线充电

  无线充电是非常前卫的科技配置,目前主要是在手机产品上出现,因为对充电功率的要求不高,所以直接通过电感效应或者谐振效应即可实现低功率的无线充电,说白了,就是用高强度的震动磁场代替电线实现电能的传输。

  对各大汽车厂商来说,如何提高充电功率和充电效率是当前无线充电技术的最大门槛。今年保时捷对外发布了一款名为Mission E的全新纯电动概念车,其将配备的就是无线充电技术,不需要任何电流传输的连接设备,只需要将车辆停在指定位置即可通过大功率的谐振无线充电技术给电池充电。

  三阶段:自动充电

  这个概念是由特斯拉提出的,意思是在电池电量不足时,车子会将乘员就近放在充电站周边的休息区(咖啡厅、酒吧等),然后通过无人自动驾驶,自己跑到充电站,自己连接充电桩,完事以后还会自动回来接乘员。当然,车主也会有手持设备随时监控车辆状态:需要多长时间充满?要花多少钱电费?现在的续航已经达到多少?够不够开到目的地?等等

  很显然,自动充电的概念其实对当前化学电池特性的一种妥协。因为技术瓶颈的限制,给电池充电不能像给燃油车加油一样几分钟解决,所以有了这样的折中方案,而这种方案实际上考验的除了车辆与充电桩自动连接设备以外,更重要的难点其实是“无人自动驾驶”。

  ▲电四驱系统

  燃油车只有发动机一个动力源,要实现四驱就得靠复杂的四驱系统进行传动,机械损耗大,控制起来也非常麻烦,而电动汽车没有这个限制,电池只需要通过电线就可以给前/后车桥的电动机供电,从而实现电四驱。这种方式不仅传动效率高,损耗少,而且只需要控制电机的输入功率即可控制前后桥的动力分配,范围广、响应速度快,

  这种得天独厚的优势是燃油车没法比拟的,如果燃油车想要实现类似电动车的全时电四驱,除非配备两个发动机,分别位于前后桥,笔者见识短浅,似乎没有哪个厂商敢开这个脑洞。

  什么是全时电四驱的“究极进化形态”?

  个人认为应该是轮毂电机驱动,也就是直接将电动机直接集成在车轮里面,就像路上跑的两千块左右的两轮电动车一样。这样只需要四根电线就可以直接给轮毂电机供能,四个车轮都可以独立调校扭力输出。

  似乎没啥技术门槛,为什么现在的电动汽车都没用呢?这里涉及到一个“簧下质量”的概念,指的是汽车避震以下的重量,包括轮毂、轮胎以及刹车系统,这个数据对车子悬架的调校至关重要,都在绞尽脑汁降低簧下质量,提升整车的动态驾驶质感,和降低制动时车轮的转动惯量。现在你居然在四个车轮上都要加电机驱动系统,负责底盘调校的工程师团队还不得跟你拼命。所以,轮毂电机技术的难点现在在微型化和轻量化两个方面。

  ▲制动能量回收

  对电动汽车来说,能量回收系统的意义远大于纯燃油车,前者可以通过辅助制动系统,将本来需要变成热量的部分动能,通过发电机重新变成电能储存在电池中。而对燃油车来说,能量回收需要额外的设备,且电池容量小,制动回收的能量没法做得很高,因为没地方存放。

  总而言之一句话:电动车从化学能到动能的转化过程是可逆的,而且高效;燃油车从化学能到动能的转化过程是完全不可逆。因此,电动汽车可以轻松实现制动能量回收,而燃油车不行,汽油燃烧产生的庞大热量除了在冬天给驾驶室吹吹暖风,再无利用价值。

  ▲双循环发动机

  非性能取向的混动车,其发动机必然沦为电驱系统的供能装置,这样能够最大限度发挥电动汽车高能效的优势,可以理解为:在纯电动车上额外加装了一个“汽油发电机”,在电池电量不足时,给电池充电,以提升续航里程。这种理念下的混动车,其对发动机的定位完全改变,不需要纯燃油车才需要款功率范围,只需要在固定转速和负荷下实现能量转化效率的最大化即可,也就是热效率的概念。

  日系混动车大多是照着这个理念开发出来的,以凯美瑞、雅阁为例,其混动系统的内燃机部分使用的阿特金森循环发动机,主要通过调整进排气正时的相位来控制工作模式,可以使发动机的膨胀比大于压缩比,从而更充分利用燃烧冲程产生的动能。

  当然,并不是所有的双循环发动机都是通过正时系统实现的,在英菲尼迪Q50上使用2.0T发动机,其配备了特制的曲轴连杆,不需要调整进排气开闭时间,在阿特金森循环模式下,进气和压缩冲程的活塞行程就是小于做工和排气冲程的。

  目前,自主车企在这个领域才算刚刚摸进门口,包括比亚迪唐、荣威eRX5在内的混动SUV,其内燃机部分依旧是Turbo+DSG的组合,其能量转化效率远不如配备双循环发动机的混动车。

  ▲驾驶辅助系统

  着同样是一个门槛低,但上限无限高的领域。入门的坡道起步、并线辅助、自适应巡航等都算驾驶辅助系统;进阶的系统则包括特斯拉Model S、奥迪e-tron的自动驾驶,包括接送车主,自动寻找车位、加油站等等;其究极形态指的将不是一款产品,而是一套完整的城市交通控制网络。

  自动驾驶的最终目标是带来出行方式的革命性改变。完全体自动驾驶不仅仅是解放双手这么浅显,其最深层的作用是,用完善的城市交通系统改变人类的出行方式。

  届时,每一辆车(一个自动箱子)都是庞大自动交通网络的一个客户服务端口,除了起点与终点外,所有的中间过程都由交通网络系统通过合理规划并高效执行。要达到这种程度,除了依赖人工智能的技术突破外,还需要更长时间的设备更替、系统升级以及产业化、规模化变革。

  ●小结:

  总而言之一句话,新能源汽车远不是给燃油车换个动力源那么简单!从特斯拉的自动充电到保时捷的车载无人机,从大功率充电设备到电池的技术性突破,新能源车代表的是人类对未来出行方式的遐想。未来100年,汽车能进化到何种程度,考验的不仅仅是全人类的想象力,还有尖端科技转化力以及工业执行力。


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