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《大神开讲》之好的电动车标准是什么?

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  [汽车之家 技术]  如今我国的电动车市场虽然发展很快,但依然鱼龙混杂。有一部分电动车只是在燃油车技术基础上换了一套动力总成,便很快推出市场;也有一部分电动车花费了车企多年时间潜心研发,力求使其成为一款让人满意的好车。但究竟好的电动车该如何定义?标准又是什么呢?就着这个话题,本期《大神开讲》栏目请来了比亚迪的多位专家,他们将从电动车各个核心技术领域,为大家讲解究竟好的电动车标准是什么。

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   《大神开讲》是汽车之家结合线下公开课、线上社区互动打造的一档新能源技术科普栏目。公开课每期都将邀请汽车品牌、零部件供应商以及自动化智能驾驶软、硬件开发商等领域的研发带头人、团队领袖,对新能源车型知识、研发技术、服务体系、以及行业内热点事件进行解读和剖析。而线上栏目将结合公开课内容为大家进行新能源基础知识科普,行业痛点分析。《大神开讲》公开课每两个月举办一次,现向各大车友、网友开放参与名额,如想参与公开课,可以扫描二维码,加我们运营人员的微信,我们将私信联系您听课的方式。

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本期大神开讲知识要点梳理:

  1:作为电动车上成本最高的电池,很多企业在设法降低它的成本。

  2:比亚迪e平台是什么?它如何通过高度集成化与标准化来影响比亚迪的电动车。

  3:比亚迪对于好的三电系统的定义。

  4:比亚迪在整车电器结构集成方面做出了巨大突破。

◆降低成本是打造好电动车的根本

  在100年前,电动汽车、燃油车同时存在的年代,电动汽车由于不会排出刺鼻的尾气、易于启动、电机运行时几乎没有噪音而深受人们的喜爱。不过,那时的电动车也有一个问题,就是售价居高不下,只有贵族能买得起。

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  今天,电动车同样面临着成本高昂,使得售价偏高的窘境。但有了历史的教训,如今的车企似乎更有信心控制好电动车的成本,使之能够与同价位的燃油车一较高下。

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  (参数|询价)EV之所以能做到与同级燃油车相近的售价,且在某些方面更具优势,与该车搭载的比亚迪专为纯电车型研发的e平台密不可分。这个平台通过对电动车核心元器件的高度集成化、标准化模块设计,给纯电动车型带来四个主要优势。分别是低成本制造、性能高、安全性好以及最大化车内空间,并以此诠释一辆好电动车应有的标准。

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  在这次公开课上,比亚迪的五位工程师也针对“33111”的开发心得,来诠释一辆符合比亚迪标准的好电动车究竟是什么样子。

◆比亚迪的驱动三合一模块:

设计目标:高能效、集成化、标准化、安全可靠

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  比亚迪高压技术支持专家牛凯华先生在这次公开课上表示,三合一驱动系统设计的优势在于通过减少结构组件以及零部件的数量来降低驱动模块的体积占用,并通过降低壳体以及线束的用量,从而为车辆减重。同时由于线束的减少,电能损耗也会相应降低,也起到了一定的节能作用。

  比亚迪的驱动三合一模块为自主研发、生产,目前全行业具备这种能力的企业并不多。有了这种能力以后,车企可以直接参与到电机的设计中来,从而打造更符合自己要求的产品。

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  很多不具备自主生产电动车驱动系统的车企,需要花费大量精力在优化第三方供应商的电驱动系统上,使其能够在自家车型上正常的工作。而比亚迪,由于为不同功率、不同体积的电驱动系统使用了相同的技术标准,使其得以在自家车型上近乎通用。所以当研发一款新车时,便不需要为电机的兼容性问题而牵扯精力,只需要选择合适的型号即可,从而降低了车型研发难度。

  在驱动三合一模块中电机的选型上,比亚迪坚持采用永磁同步驱动电机系统,因为它具备转矩密度高、效率高、功率密度高等特点,能够为电动车带来更长的续航里程,且占用较少的机械空间,从而带来更大的乘坐空间。

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  在公开课上,牛凯华先生表示,选择一款合适的电机,只是打造优秀驱动系统的第一步,而如何把它优化的更好,是比亚迪接下来重点需要做的工作。为了降低电机体积、提升功率密度,比亚迪在电机内部采用了扁线设计,以此来提升槽满率,最大化添铜量。当这些指标提升以后,电机便得以获得20%至30%的功率提升,使驱动系统功率密度达到1.96kW/kg的水平。当功率密度提升了,电机占用的机械空间就更小了,那么留给乘客的空间自然也就增加了。

  为了提高电驱动系统能效,提升电机性能是一方面,降低电能损耗则是另一方面。在驱动三合一系统中,电机控制器通过半导体功率开关(IGBT)把直流电转变成交流电,并控制电机按照驾驶者的意图将电能转化为动能。在电能转换过程中,如果能够降低功率开关的频率,减少电流输出,则可以减少整个驱动模块的能耗,使电动车的续航里程更长。

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◆ 比亚迪的高压三合一模块

设计目标:高能效、高集成、多用途、充电快,安全可靠

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  其中,车载充电机主要负责将220V 50Hz交流电转换成高压直流电,供动力电池充电。此外,它还具备比较有特色的车车对冲V2V功能以及把动力电池的直流电转换成220V 50Hz交流电的V2L对外放电功能。从而利用电动车的大电量优势实现功能拓展,增加车辆实用性。

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  既然DC-DC转换器主要供应车内的低压设备的电能,那么肯定也需要有设备负责车内高压电器的供电,而它就是高压三合一模块的最后一个组成部分——配电箱(PDU)了。它主要负责为驱动系统、电池管理系统、空调、DC-DC转换器、PTC陶瓷加热组件等高压器件分配电能。

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  我们知道,电动车的充电速度受充电桩功率的影响,但同时它也受自身需求的充电功率影响。如果一辆电动车只支持30kW充电功率,那么即便120kW的充电桩给它充电,车辆能够接收到的充电功率也只有30kW。然而,现实中很多电动车也确实仅支持较低的充电功率。

  比亚迪为了提升电动车的快充速度,研发出了支持更高电压的配电箱,这样就意味着在同样电流下进行充电,车辆能够接收更高的电压,从而令充电功率等比例提升。

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  如果您对电动车上的黑科技比较感兴趣,那么下面这项技术您应该看看。那就是在比亚迪的高压三合一模块中,采用了成本比IGBT更高的碳化硅功率元件。或许您已经知道比亚迪可以自主生产IGBT( 绝缘栅双极型晶体管)了,这个东西负责将直流电逆变成电压可调的交流电,但在逆变过程中,会有较高的电能损耗,说白了就是费电。

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  因此,当它用在高压三合一模块中,能够降低模块的能耗、减小其体积并保证其在高温环境中稳定工作。但比较遗憾的是,我从官方了解到,目前比亚迪仅在高压三合一模块中应用了这项技术,而在驱动三合一的电机控制器中,并未采用该功率元件。

  目前,特斯拉的Model 3以及新款Model S、Model X都已经在电机驱动器中应用了碳化硅元件,据外媒报道,单这一项技术就能够为电动车带来近5%的续航提升。如果在电动车市场能够大面积应用,那么综合续航里程又能提升近20多公里了。

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文章标签: 电动车技术 基础知识
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