有兩個方面來評價所謂的誰:一是系統(tǒng)集成度、二是技術(shù)路線的節(jié)能潛力。對于將電氣化作為本質(zhì)概念的新能源汽車而言,其實有兩個方面來評價所謂的誰:一是系統(tǒng)集成度、二是技術(shù)路線的節(jié)能潛力。
凱迪拉克CT6 PHEV切割車
電氣化系統(tǒng)集成是電氣化電氣化集成有多重要?
我們知道豐田拿手的新能源技術(shù)是THS4,這是豐田新能源王國中目前的技術(shù),2017年上海車展期間,豐田針對其一代電驅(qū)動總成,提到兩點優(yōu)勢:其一可以大幅度提高油耗,其二實現(xiàn)12%的小型化、6%的輕量化。
豐田認(rèn)為其油耗的降低以及系統(tǒng)集成度的提升,是目前這套系統(tǒng)拿的出手,且競爭對手的地方,當(dāng)然,這個競爭對手是指泛化的概念。
2017年上海車展豐田電驅(qū)動總成展示牌
為什么系統(tǒng)集成度要求如此之高,這里面有幾個基本的概念:
其一,針對電氣化汽車,特別是、插電式混合動力汽車,新增了電驅(qū)動系統(tǒng)等電氣部件,在原來的發(fā)動機、底盤基礎(chǔ)上,能否容納下新增的零件,一方面決定了技術(shù)能否落地,另一方面也決定了是否侵占乘用空間。
其二,系統(tǒng)集成度高,能夠節(jié)省相應(yīng)的成本,同時提升系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定等性能。
沃爾沃XC90 PHEV 電驅(qū)動總成
目前,各個商關(guān)于電驅(qū)動總成的技術(shù)成熟度水平,通過2017年上海車展展出的產(chǎn)品可以略觀一二。沃爾沃XC90 PHEV電驅(qū)動總成采用了P2P4架構(gòu),在前驅(qū)、后驅(qū)兩部分都有電驅(qū)動零部件分布,集成度較差。同時在前驅(qū)的P2方面,電機控制器以及電機方面的集成度也不高,新增了很多零件,見橙色部分。
奧迪e-Tron電驅(qū)動總成
再看的奧迪e-Tron電驅(qū)動總成,采用了經(jīng)典P2架構(gòu),P2電機與變速器集成在一起,集成度比沃爾沃XC90 PHEV高,但是電機控制器、高壓轉(zhuǎn)低壓DC-DC方面與電驅(qū)動總成之間分離。正如藍色框內(nèi)所示,在整個前艙里面散布很多高壓線束、電機控制器,集成度一般,也增加了不少零件,使得成本和穩(wěn)定性有點小問題。
e-Glof電驅(qū)動總成
大眾技術(shù)路線類似奧迪e-Tron電驅(qū)動總成,也采用了經(jīng)典P2架構(gòu),這里我們使用e-Golf圖片比較清晰易懂。電機控制器與電驅(qū)動總成之間分離,通過三項線束進行連接,塞滿整個前艙,系統(tǒng)集成度一般,不夠相信不久的將來會更深度集成,至少目前來講,這套技術(shù)的先進性還不屬于陣營。
豐田第四代THS電驅(qū)動總成(不含逆變器)
前面提到的豐田汽車THS4,是目前比較先進的系統(tǒng),正如廣告語談到的“實現(xiàn)12%的小型化”,在原本集成度較高的產(chǎn)品上,已經(jīng)開始精益求進,這套系統(tǒng)采用單行星排、雙電機集成度技術(shù)方案,屬于典型的功率分流式技術(shù)流派。
豐田汽車THS4電機控制器(含Boost Converter)
不過,相對應(yīng)來講,這套THS4的技術(shù)集成度還有欠缺,盡管THS4優(yōu)化了行星輪系,受限于技術(shù)以及整車布置,電機控制器與電驅(qū)動總成之間的集成仍然是分體式。
通用Voltec 2電驅(qū)動總成
通用汽車Voltec2相對于之前的幾種技術(shù),在系統(tǒng)集成上已經(jīng)做到了。據(jù)悉,一代Voltec比上一代電驅(qū)動總成體積減少了36%,更為重要的是,電機控制器與電驅(qū)動系統(tǒng)集成在一起,而電機控制同時油泵控制器、整車控制器等系統(tǒng),做到了一個零件實現(xiàn)了全功能,是目前,集成度的新能源產(chǎn)品,通用汽車HCU(整車控制器)與MCU集成在一個控制器上,它上面有四只32 bit飛思卡爾微控制器,同時控制兩個電機、一個電子油泵、離合器以及整車控制,是目前同行業(yè)的制高點。
通用Voltec代與第二代產(chǎn)品
通用上將目前應(yīng)用在全新一代君越30H上的電驅(qū)動產(chǎn)品命名為Voltec2,在歷史淵源上,它是第三代產(chǎn)品,代與第二代見上圖,與奧迪等目前的狀態(tài)類似,甚至在集成度上還要更高一些。
通用Voltec 2電驅(qū)動總成
一代Voltec可以說是深度集成的新能源產(chǎn)品,這套系統(tǒng)的優(yōu)勢在于,得益于深度的電氣化集成,不僅僅能夠應(yīng)用在君越30H這種HEV混動產(chǎn)品上,在別克Velite5這種 EREV、凱迪拉克的CT6 PHEV等車型上都能夠應(yīng)用。這樣的好處在于隨著多個車型應(yīng)用、銷量增長,整個零件成本會大幅度降低,特別是零件的模具費用、產(chǎn)線費用、研發(fā)費用都會大幅度降低,給予消費者的實惠,進入一個良性循環(huán)中。
技術(shù)路線之爭:節(jié)能才是硬道理
新能源的優(yōu)勢離不開節(jié)能,技術(shù)路線中,目前,業(yè)內(nèi)比較認(rèn)可的方式是按照電氣化部件的架構(gòu)來進行區(qū)分:P1、P2、P3、P4、PS以及之間的組合。
新能源技術(shù)分類示意圖
目前,業(yè)內(nèi)主流觀點是的新能源電驅(qū)動技術(shù)是PS技術(shù)(Power Split,功率分流),豐田的THS技術(shù)、通用汽車的Voltec等采用此種技術(shù)模式,受限于豐田將單行星排、雙電機系統(tǒng)申請了,通用汽車將應(yīng)用在君越30H、邁銳寶xl混動版等車型上的雙行星排、雙電機系統(tǒng)申請了,凱迪拉克將三行星排、雙電機電驅(qū)動系統(tǒng)申請了,因此其它企業(yè)能夠介入PS技術(shù)的產(chǎn)品不多。
代的THS產(chǎn)品在1997年推出,很多車企都比較憎恨豐田在1997年的一個舉動,因為它針對單行星排、雙電機電驅(qū)動系統(tǒng)申請了諸多,很多人還異想天開等待著豐田的發(fā)明二十年到期,筆者查詢下來,豐田二十年來每年都申請一系列的族群,根本無法避開細(xì)節(jié)。
目前來看,的防守屬于進攻,二十年后單行星排,由于受限于效率優(yōu)化的邊界,并不能實現(xiàn)的效率、動力性,而隨著控制器技術(shù)提升,雙行星排和三行星排的PS技術(shù)已經(jīng)成為另外一個,這些已經(jīng)被通用汽車申請了相關(guān)。
通用第二代Voltec
簡單地來講,雙行星排、雙電機的電驅(qū)動系統(tǒng)類似于兩套THS電驅(qū)動系統(tǒng),在一套THS系統(tǒng)達到優(yōu)化邊界的時候,切換成另外一套,從而實現(xiàn)更高的效率和動力優(yōu)化。這也是為什么目前通用汽車Voletc2電驅(qū)動系統(tǒng)效率優(yōu)于THS4的直接原因。據(jù)悉,THS4曾努力向雙行星排技術(shù)路線改進,受限于知識產(chǎn)權(quán),并沒有真正意義的實現(xiàn)。
當(dāng)然,無論油耗也好、系統(tǒng)集成度也罷,2017年上海車展記錄了這個階段各家汽車制造商拿手的技術(shù)方案,也給我們系統(tǒng)了解目前世界上的電氣化技術(shù)有個窗口,對于購車、用車有個直接或間接的參考!
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