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PART1:你不知道的电机
电机的奥秘 柳怪
电机对于新能源车来说,就好比发动机之于传统汽车……对于发动机,我们已经研究了好几十年,但新能源车的电机你懂吗?接下来,就让我们一起“理科生”一下,一同掀开电机的神秘面纱!
电机的分类
相比传统汽/柴油发动机那几个有限的种类,电机家族的组成和分类方式足够让人眼花缭乱。比如说,如果用工作电源划分可分为直流电机和交流电机;按结构和工作原理又可分为异步电机和同步电机;按用途划分,可分为驱动用电机和控制用电机。
以上各大类又能分为数个子类别,比如直流电机按结构又可分为有刷直流电机和无刷直流电机,而有刷直流电机可分为永磁直流电机和电磁直流电机;控制电机亦有伺服电机和步进电机之分…….
听起来让人很头疼?没关系,虽然电机家族如此庞大,但与汽车驱动相关的电机目前主流只有两种:异步电机(也叫感应电机)和永磁同步电机。哦!对了!还有一种轮毂电机,但目前轮毂电机的商业化还较为遥远,在此先暂不讨论!
皮实耐用功率大,精致复杂效率高
感应电机就是咱们经常说的交流异步电动机,它是一种由定子绕组之后形成的旋转磁场与转子绕组中感应电流磁场互相发生物理作用之后产生电磁转矩驱动带动转子旋转的一种电动机类型,它由转子、定子、冷却系统和外壳组成,它的内部结构与外形结构与我们小时候玩的四驱车电动机相似(相似但不同)。由于感应电机的转子总是在“追赶”定子中旋转的磁场的转速,转子的转速总是要比磁场的转速慢一点,也就是异步运行,并且转子本身也会产生感应电流,这就是为何叫做异步电机或是感应电机的来历。
正是因为这个原因,感应电机在控制起来会稍微复杂一点,效率尤其是在低速运转下会比永磁同步电机稍低。同时由于感应电流的存在,转子的散热要求也相对较高,需要更加高效、复杂的散热系统。但感应电机也有它的优势,它的结构相对简单、可靠性高、过载能力强、皮实耐用,更容易获得较大功率!
而永磁同步电机的结构和材料就更为复杂一些。所谓永磁,就是在制造转子时加入永磁体,因此转子的转速与定子的旋转磁场转速始终保持同步,因此叫做永磁同步电机。
由于这种电机的转子体积更小且没有转速差,而且永磁同步电机的转子不会有感应电流,效率更高、散热更方便、体积更小,转速控制起来也会更容易,所以目前很受车厂青睐。但为了保证永磁体的性能和稳定性,永磁体需加入稀土元素,因此制造的成本会更高,且因为结构更精致复杂,在极端环境下可能不如感应电机耐操!
北美偏爱感应,中日喜欢同步
比较关注新能源汽车技术讯息的粉丝们可能会有这么一个印象:欧美车厂比较喜欢使用感应电机,而国内及日本大多数厂家喜欢采用永磁同步电机……
來自大洋彼岸的特斯拉就是最好的例子,其旗下的Model S与Model X都采用了感应电机;但国内,只有蔚来ES8与江铃E200S这两款车同样搭载感应电机。除此之外,包括比亚迪秦/宋EV、吉利帝豪EV、荣威ERX5、前途K50等绝大部分纯电动车都是搭载永磁同步电机,而包括日产聆风以及两田的那一堆Hybrid车型,也都是使用永磁同步电机。 为什么呢?我们都知道,尼古拉·特斯拉作为电力祖师爷级别人物,发明了三相交流电(动力电)与三相交流异步电机,特斯拉以此作为品牌名,除了向这位杰出的科学家致敬之外,也因为其初创团队本来就是研发感应电机出身。再加上特斯拉的首款产品是以莲花为蓝本的电动跑车,自然就选择了功率更大、扭矩更强的感应电机。
当然,永磁同步电机目前能占据大半壁江山的原因也很简单,在大体相同的技术水平下,永磁同步电机除了成本较高之外,无论体积重量还是效率,都比感应电机表现要好,从而可以提高能源效率、增加续航里程,这无疑直击当下纯电动车的最大痛点。同时,永磁同步电机在瞬态条件下仍然可以保证95%左右较高效率,加上体积小,重量轻,因此适用于频繁启停的工况以及较小的乘用车布置空间。此外,永磁电机不需要感应电机那般的要有高效和复杂的冷却系统,也有利于整车的设计制造。
此外,制造永磁体所需的钕铁硼等永磁材料是重要的稀土资源,而中国则是稀土资源最丰富的国家,占据了全球超过70%的稀土资源;日本则是稀土产业的大国,拥有丰富的稀土冶炼加工经验及技术。所以,不用发愁稀土资源的中、日,自然也就更青睐体积重量更小、效率更高的永磁同步电机,虽然永磁同步电机的成本会比感应电机更高一些,但在庞大的电池成本面前简直不值一提!
瑜亮之争or互补共生
不过,就如同粗糙的多连杆不一定比精心调校的麦弗逊更优秀一样,感应电机与永磁同步电机其实也并无绝对的优劣之分;而且除了电机本身的特性以外,电池、电池的BMS系统、电控系统也是影响整个动力单元最终表现的重要因素。
比如凭借多年的研发以及出色的BMS系统,特斯拉也足以克服感应电机的种种限制,不仅功率、扭矩以及特斯拉车型的百公里加速时间傲视群雄,在感应电机不太有优势的能效方面也取得了长足的进步,在百公里能耗這一指标上,并不逊色于使用永磁同步电机的对手,加上出色的BMS与大容量的电池组,特斯拉依然在续航里程上有相当的优势。不过,由于成本与续航里程的种种考虑,特斯拉最新的车型Model 3还是舍弃了感应电机而转投永磁同步电机的怀抱。
当然,对于双电机或是多电机的车型来说,目前更先进的一种方式是将感应电机与永磁同步电机结合使用,比如荣威的Marvel X以及蔚来的ES6性能版。以蔚来ES6性能版为例,采用前轴160kW永磁同步电机与后轴240kW感应电机的组合,日常巡航以永磁同步电机为主,起步或急加速则以功率更大的感应电机为主,不仅发挥了永磁同步电机效率高与感应电机大功率的优势,同时由于感应电机没有永磁体,在“空转”时并不会耗费能量,以“前同步、后感应”配置的ES6性能版为例,其续航里程不仅较兄长ES8大大增加,甚至比前后160kW同步电机的ES6基准板的续航里程还要多了20km!
那么,感应电机与永磁同步电机是瑜亮之争吗?其实,在我们看来它们更像是互补共生。孰优孰劣其实无法定论,但有一点可以肯定:相比于数十年几乎不变的内燃机时代,进入电气时代后汽车技术的发展速度与迭代频率明显更加快。除了感应电机与永磁同步电机,前面提到过的轮毂电机,又或是广泛用于商用车上的开关磁阻电机也在快速发展,谁也不知道下一次颠覆会何时到来?
正因为在电机的世界里有这么多学问,有这么多可以玩转的空间,这期我们就先来为大家分析一下电机数量与车辆操控、动力性能的关系,让您了解以往不可能出现在传统燃油车上的配置学问,如今在新能源车圈也成了一门显学!
PART2:电机数量与操控的关系
化被动为主动 陈政义 严绍健 涂纯明
是的!我们知道,跟新能源车就应该谈省油环保,就好像一百多年前汽车刚诞生时,我们应该跟它谈发动机好不好启动。
但谁又知道,后来汽车成了人们追求驾驶乐趣的谈资,新能源车又何尝不能?而且有意思的是,以往车厂工程师是用底盘、悬挂、ESP……来被动调整车辆的操控特性;新能源车,或许可以直接从动力的源头——电机调校!
单电机的操控
示范案例:BYD秦Pro DM Key Point:混动好?纯电好?
市场上采用单电机驱动的新能源车很多,为何我们会选择比亚迪秦Pro DM来作测试呢?
答案可能要先从“DM”这两个字说起——稍微了解比亚迪的朋友可能都知道,这家自主车企的背后是有电池工厂撑腰的,也因此它也是国内较早发展新能源车的代表,早在大约10年前就已经推出了F3DM混合动力车型,那时的“DM”采用的是比亚迪第一代技术,但如今的秦Pro DM采用的已经是第三代技术,其中包括1.5L排量涡轮增压BYD476ZQA发动机+6速双离合6HDT35变速箱,以及一台110kW最大输出功率的电机,以上部份和前代秦DM使用的第二代DM技术基本相同,但第三代比较特别的就是另外加了一台BS@发电机,打开秦Pro DM发动机舱内的塑料护盖,便可很明显看到这车的变速箱后上方多了一块不小的金属物体,并有三根0号粗的电线与电机控制器相连,这就是BSG了,它能让这车的续航里程更长,并且动力不随电量消耗而减退,确实是环保大势之下的精彩之作。
但,加了BSG与林林总总的电力部件,会不会影响秦Pro DM的操控性呢?这是我们选择秦ProDM来作测试的主要原因,而经过一番体验,笔者发现车头沉重确实是这车在操控上不可回避的小弱点,就算重量不轻的T型电池就在底盘下方,另外还有一个12V蓄电池安装在车尾厢,也改变不了秦ProDM高速过弯时推头,以及车头指向稍微跟不上方向盘动作的现实。这里特别强调,电池安装在底盘只是为这车提供了拉低车身重心,令其过弯时比较稳定的效果,对于过弯时车身惯性移动这件事,车头重就是重,没法因此改变物理特性!
你或许会说,推头明显,适当让后轮带点外滑,不就可以在高速过弯时帮助车头补正出弯方向?是的!招是这么说的,就像如来神掌第十式万佛朝宗在电影中三秒就練会,但实际上……修行还是在个人,在临近过弯限界的条件下,秦Pro DM的后轮反而显得抓地力十足,车身稳定系统运作起来手法也欠点自然、细腻,有时甚至会在推头之外还让我抓不太准车身动态。
总结下来,对于像秦Pro这类依着同一车体衍生出传统燃油动力、混合动力、电驱三种动力系统,并且发动机与电机都位于车头驱动前轮的车来说,由于混动系统等于在原本的发动机、变速箱之上还多了不少电气部件,所以车头重量增加难以避免,有些车厂可以透过后轴上置式电池来稍许平衡一下车身前后配重,但此举又会占用后备厢空间,两难!
是故,采用前轮单电机+发动机的混动车在操控上是存在先天局限的,除非有很好的底盘与悬挂调校才可能让这般劣势稍微减少。但话说回来,混合动力车诉求的就是节能,谈操控对多数消费者来说,相对意义可能就不太大了。另外补充一点,如果是前轴单电机驱动的电动车,例如秦Pro EV500,可能操控表现会比DM版好,理由在于车头的电机与相关部件加起来会比发动机+变速箱更轻,车头轻了,加上电池又在底盘下部重心低,等于集多种利于操控的优点于一身。
双电机的操控
示范案例:特斯拉Model S 100D
Key Point:重心优势+聪明控制系统
在电动车的世界里,特斯拉对于电机技术的掌握绝对算得上是先行者,像Model S 100D的双电机,便是对传统全轮驱动系统的一项改进。其车身前后各搭载一台电动机,前轮的电机为辅助电机,后轮的电机为主电机,皆为三相四极交流感应式,具有变频驱动功能的驱动逆变器与动能再生制动系统,通过对前后轮扭矩分别进行数字化独立控制,实现在各种路况下的全天候牵引力控制。
与其他车企采用之电机不同的是,Model S100D所搭载的感应电动机是其专利产品。首先,它的重量十分的轻,仅为77.11kg,另外它可以在非常低的转速产生较大扭矩,并一直持续大马力输出,转速可高达13000转。同时,其体积被设计得十分小,只有西瓜那么大,可使其散热更快。以上这一切,说明了Model S 100D位于车身前后的电机部份既轻又小,也无须太大太重的周边散热系统为其服务,再加上整车最重的电池组安置在底盘,所以Model S100D非仅重心十分低,而且重量集中在车身中部,就好像中置发动机四轮驱动的车那样,无论出弯还是进弯,车身重心始终保持着一种平衡性,整体操控感受是流畅明快而又静肃的。
不同的是,这车会让初次接触的人不太容易摸清底细一一当驾驶人以较高的速度进弯时,会觉得其底盘的功底似乎逊色于动力,但只要敢继续稳住油门踏板的踩踏深度攻向出弯点,又会发现底盘的极限其实远比想象高。Why?其实这就是前后两台电机协同工作的奥妙所在……
Model S 100D有两种驾驶模式可调,分别是疯狂与运动,两种模式动力输出差异非常明显,但即便是在疯狂模式下,方向盘都不会有太多路感回馈,更多是倾向于舒适性的调校。而驾驶这车做绕桩运动,车辆在接近极限时动态非常稳定,即便车尾偶尔因为轮胎抓不住地面发生侧滑,车身稳定系统也会在驾驶人反应之前便及时介入,同时前后电机也主动分配输出扭矩,帮助车身维持在可控但又不失刺激感的限界边缘。对于这种操控特性,可能有人会说它就像传统燃油车的四驱系统,前后差速+中央差速+制动系统联合工作,但实际上Model S 100D是没有中差的,它完全靠众多车身动态传感器与聪明的控制电脑联手出击,透过前后马达输出与制动系统的协同工作来赋予这车该有的驾驶乐趣,也因此当我把100D驾驶到逼近过弯极限时,会发现整套控制系统出手的反应比起机械式四驱系统快上许多,让我不用想着如何处理极限之下的各种状况题。
但不可否认的是,Model S 100D的车重不算轻,物理限界对于它还是存在的,只是在限界到来之前,两台马达与防滑系统已经把这个临界点往上提高了,然后驾驶人也会提前感受到要适可而止的信号,是故整体来说,这车是一款具有一定驾驶乐趣并且也安全的双电机电动车。
三电机的操控
示范案例:ACURA NSX
Key Point:抓过弯极限,电脑比人还厉害
虽然说讴歌NSX并非日本加速最快的跑车,但并不妨碍我对其“东瀛法拉利”称号的敬仰。 在NSX身上,你可以看到美国跑车的舒适与日本跑车的细腻,多种驾驶模式让NSX可以极其舒适安静,也能下赛道去狂野。单就3.5T发动机来说,其双涡轮增压的表现已足以列入当前全球最佳V6T发动机的前列,更不用说还有3个电机加持,它们组成一套SH-AWD全轮驱动系统。
很多人说,NSX是一位过弯高手,这取决于在通过一般弯道时驾驶人几乎可以肆无忌惮地蹂躏油门,轮胎却十分乖巧的按照循迹线跑。Why?因为比起Model S 100D,NSX的左右前轮是采用两个电机独立驱动,可实现独立扭矩分配,所以它的两个前轮输出扭矩可以在电光火石之间无段微调,这可比起传统前驱车透过使用防滑差速器来修正转向不足特性高明多了,因为光是透过前轮输出比例的改变,就能玩出各種转向特性,也因此NSX的转向既精准又灵活。即便是没有什么赛道经验的驾驶者,也能快速适应NSX的转向特性。
但请注意,以上我说的还只是前轮两个各36匹马力的前轴电机。NSX还有另一台被整合在变速器内、具有47马力输出的后轴电机。它可让NSX出弯时的加速响应更加迅速,加速过程也更加线性,同时这台电机也能与发动机协同工作,透过控制后轮扭矩输出改变车尾从动能力,进一步优化NSX过弯时的车身动态。
正因如此,驾驶NSX的体验与以往传统动力超跑的感受完全不同。通常对于中置后驱的超跑而言,出弯油门过早过大容易转向过度;而对于四驱超跑来讲,这又容易造成转向不足。所以,一般是逐渐踩下油门,当车头对准直道时才油门到底。但在NSX这里就不一样了,我可以更加放肆的踩下油门更快入弯,但车身却能牢牢锁住地面,维持正确的轨迹行驶,并且以好像F1赛车手的精准判断力把车辆动态抓在失控边缘却又没有丝毫越界,这是三电机Sport Hybrid SH-AWD四驱加上超强防滑系统所带来的独特魅力,一种前所未有的操控体验,这也解释了为何本田官方有底气说NSX在纽北的高速路段虽比对手慢,但弯道速度则比对手快很多!
如果说你一定要让我给NSX的操控找出一些不足的话,我想就是转向的交流感稍显模糊,不过这也并不是太大问题,因为这样的调校十分受驾驶经验不足之消费者的喜爱,它会在高速修正方向时非常轻,但在转向角加大的时候会变得非常重,并且这份纯机械的重量感能让驾驶人感知到悬挂的工况,比如在悬挂压缩的情况下转方向会变重,而在悬挂回弹的时候转方向则会变轻,不得不说本田不愧是技研世家,连调校一台现代高科技超跑也这么忠于传统原味!
数量与主动权成正比
说回本文开头所言,以往的车辆,车厂只能透过底盘、悬挂、轮胎、刹车这些机械部件环环相扣的调校,赋予一辆车该有的操控特性,如果消费者买来觉得不足,改装强化也是针对以上部份下手,例如加装底盘强化杆、可调倾角悬挂臂、强化避震器、低扁平比宽胎、多活塞刹车……。后来,电控技术升级,透过轮速、车身惯性……等感应器汇整车辆运动讯息,车厂可以透过控制发动机输出、个别车轮制动、阻尼可变避震器……等机构出手控制车辆操控特性,这也就是为何如今的车比以往更大、更重,但随便开操控性都比以前的车强,而且还舒适!
如今,新能源车时代到来,电机除了是主要的动力来源,它还可以成为主动出手提高车辆操控性的利器,因为它不像传统发动机一车一台,工程师至少可以在一台车上放1~4台电机,然后电机运作起来反应快,逆相工作又带有一定制动能力,只要写好控制程序,就能利用车上不同电机的运作调整车辆操控性,比起调悬挂、动底盘……这些复杂的工序,透过电机来让车的操控性提升简直太轻松了!而且别忘了,如果你觉得这车的操控性还不够合意,还可以透过OTA线上升级控制程序来个性化调校。
当然,汽车的结构是很复杂的,操控性也是很难一言说尽的,对于新能源车来说,底盘、悬挂、刹车……等机械结构依然很重要,这里只是说未来它们的任务,可能可以透过电机工作来分担,而电机数量越多,可调范围越大,电机主宰车辆操控性的空间也就更大了!
PART3:电机数量与动力性能的关系
要动力,还是电力? 涂纯明 陈家诚 东政义
一辆新能源车该有几台电机?这是一门权衡续航能力与动力性能的学问,也是考验车厂技术功底与成本控制的学问,一台够用、两台刚好、三台强劲……结论一定是这样吗?
无论如何,我们看到了一种截然不同于传统燃油动力车的动力配置方式,毕竟你不可能在一辆车上放两台、三台……发动机,对吗?这也更加突显这次研究的意趣。
单电机有多强?
示范案例:BYD秦Pro DM
0~100km/h加速:5.9s
我有一个邻居,算是思想比较前卫,比较早接受“新能源车”这个概念的人士之一,因此他很早就买了比亚迪F3 DM,但后来的用车情形就一如网上说的那样,笔者也不再在此赘述。
经过数年,比亚迪早已经有了不同的动力单元技术,包括“TID”——缸内直喷涡轮增压发动机与双离合变速箱,并且DM混合动力也已经进化到第三代系统……那……如今的比亚迪秦Pro DM,开起来是如何的呢?
首先来说说第三代DM与以往有何不同吧!第一代应用于F3 DM身上的DM系统其实已经与常见的混动系统略有不同,顾名思义DM(Dual Mode双模式)除了三缸1.0L发动机之外还配置了一台驱动电机、一台主要用于发电的发电机,在正常使用下问题不大,但一旦电池电量不足,离合器会断开发动机与变速箱的输出连结,让发动机专注带动发电机为驱动电机供电,并且想办法给电池充电,说简单点就是类似“增程式”运作模式,但如此七折八扣下来驱动电机的输出功率弱到爆,带动车子慢如牛。后来第二代DM出现,比较大的优势就是有了1.5TID这套动力系统加入,同时驱动电机也升级为110kW输出的机型,无论用哪种方式驱动车辆都不会乏力,并且这套系统还能确保发动机为电力系统充电时不断开输出,故而解决了动力不足的问题,甚至搭载此系统的上一代秦DM还标榜0~100km/h加速只要5.9s。不过,第二代DM系统算是比较特别的,它采用的是充电与驱动两用电机,当电池电量匮乏时,发动机既要充电又要驱动车辆是费劲的,并且低转扭矩会被影响。
第三代DM等于拾回部分第一代的设计理念,为整套动力系统加上一台BSG充电电机,这台电机充电效率更高,而且在电池低电量时控制系统会灵活调配是使用驱动电机输出还是发动机输出,更多让电机负责在车辆低速条件下发力,就避免了双离合在低车速下可能出现的蠕动等问题。是故,当我驾驶这台秦Pro DM时,首先第一个感觉就是,你如果不跟我说它搭载双离合变速箱,我真的感受不太到有变速箱的存在,起步时就是那种很顺、很滑,一如既往电动车加速的感觉,同时,我也感觉不太到那5.9s加速该有的猛爆动力,why?
试了EV、HEV、ECO、Sport四种驾驶模式,基本来说,秦Pro DM在30km/h以下车速的加速感都差不多,油门踏板踩下要稍等一会儿,动力才会轻柔和缓的释放出来。但当车速已经跑起来之后再把油门深踩下去,这时的感觉就很不一样了一一在Sport模式之下,发动机会很快的被唤醒加入动力系统发力,车辆的加速感忽然從小绵羊变成猛狮,让我感觉这才真的是“5.9s”该有的样子。
对于像秦Pro DM这样的车来说,单电机的存在不仅在于环保节能、提升动力性能,更有甚者可以作为传统燃油动力的补充,很好的弥补发动机先天不足的低转扭矩,或是掩盖变速箱换挡不够顺畅的脾性。比亚迪的第三代DM已经能够很好的把电机的优势发挥出来,与发动机做到琴瑟和鸣,但唯一不足的就是在车辆静止时第一次踩下油门起步,动力反应不太跟脚,力量发放要延迟个1秒左右,如果能把这个小脾性给解决了会更臻完美!
双电机有多强?
示范案例:TESLA M0del S 100D
0~100km,h加速:4.3s
100D、P100D……,不管Model S还是ModelX,我们都习惯了这样称呼特斯拉的车型,但是否每个人都知道“D”代表什么?其实这个字母是“Dual Motors”的缩写,直接翻译过来就是双电机。在旧款的Model S中曾出现过60、70、75等型号,意味着它们都是只有一台电机的后驱车型。目前国内所有在售的特斯拉都带“D”,即前轴后轴各由一台电动机驱动,除了会影响车辆的操控,还会对性能有什么影响?
在后轴主电机的基础上,前轴加入一个功率稍低的副电机,一个最显而易见的好处就是令车辆的性能大大提高。以Model S为例,单电机后驱的75电机最大功率285kW、最大扭矩440Nm,而75D最大功率提升至386kW(但实际输出的功率并不是两个电机最大功率的简单相加,必须考虑到电池很难稳定输出如此大的能量,最大功率只是电机单独运行时输出的功率总和)、最大扭矩提升至525Nm,通过两台电机共同输出强大的扭矩,百公里加速时间也从5.8秒减少至5.4秒。至于P100D就更疯狂了,官方2.7秒的百公里加速成绩、轻松超过一个G的加速度,足以让普通人瞬间头晕目眩,相信有关那车弹射起步的视频很多人都看过,笔者在此就不多费笔墨形容了。
虽然笔者这次试驾的是Model S 100D,但4.3秒的破百时间已经能让很多第一次乘坐特斯拉的人直冒冷汗,以往只能在游乐场过山车上才能体验到的瞬间蹦出去的刺激感,现在只是一脚“电门”的事,并且由于静谧的电动车没有发动机声浪的铺垫,感觉更容易让人措手不及。但女司机们也不用小心翼翼应付IOOD,因为这车也是能收能放的友好型怪物,像许多新世代超跑那样都能轻松驾驭! 另一方面,追求强大的加速性能并不是“简单粗暴”就完事了,还需要和汽油车的四驱系统一样通过一个智能控制系统分配前后电机的输出功率和扭矩,不只是让它们自顾自的工作。在急加速的时候,车辆的重心会转移至后部,前轮的附着力会相应降低,因此100D的控制系统会很聪明的知道前轴的电机必须降低扭矩输出,防止前轮出现打滑;而负载增加的后轴会得到更多的动力,负责主要驱动,因此整体测试下来,我可以感觉特斯拉100D前副后主的电机布局十分合理。更厉害的是,在车辆减速时这种运作方式会反过来思维,给予前轴电机接受更多反相扭矩和功率的任务,提高能量回收效率。
想必大家还记得数月前《汽车杂志》曾经有关于四轮驱动的专题,里面介绍了除了轮毂电机的方案以外,前后轴双电机能让电动车不用中央传动轴也能实现四轮驱动的效果,行驶在条件比较复杂的路面时,系统也需要根据路面状况调整前后轴的输出,同样是为了防止车轮打滑,维持车辆的稳定行驶与安全,所以,双电机的作用其实不仅在于动力性能范畴,它也能让刹车减速时的能量回收效率更高,应对各种地形与驾驶条件给出更好驾驶可靠度,这是双电机相对于单电机存在的全面意义。当然,不可否认的是,两台电机共处一车,还要让它们很聪明的协同工作,涉及的开发与制造成本肯定更高,所以目前配置有双电机的车多数价位在几十万到上百万元区间,或许用俗气一点的方式来比喻,就是价格至少是单电机车的一倍以上吧!
三电机有多强
示范案例:Acura NSX
0~100km,h加速:3.0s
初代NSX停产十多年后,这个伟大的名字有了新的继承者,但新NSX已然并非只有VTEC与铝合金车身,极度接近赛车一般的设定而已,它还武装上了各种现代黑科技与混合动力系统,尤其是对Acura的独门秘籍SH-AWD也有了新的注释。
Sport Hybrid SH-AWD的核心是3 5L双涡轮增压发动机,虽然跟特斯拉100D类似前后轴上都布置有电机,但NSX总共拥有3副电动机,分别是最大输出功率35kW的后轴电机,位于发动机和变速箱之间,可以直接向后轴输出动力;以及前轴上两个功率各为26kW的电机,它们各自负责驱动前面两个车轮,除了在加速过程中为前轮提供动力外,还负责在弯道中分配前左右轮的扭矩输出。
新世代NSX兼具美国跑车一般的舒适与日本跑车的细腻,多种模式让NSX既可以极其舒适安静,也能下赛道去狂野。为了权衡车重与电力的辅助性能,NSX无法搭载更大号的电机与电池,目前搭载的这套快充系统无时无刻都在為电池储备能量,只为在全力冲刺与出弯加速时可以发挥120%的潜力。NSX有当今最先进的三电机四轮驱动油电混合系统,你当然可以拿918 Spyder或是LaFerrari来跟它比较说事,但应该先看看价格!NSX的瞬间加速反应与转弯的能力完全有条件与上面的天王级超跑平起平坐,纽北跑出7分36秒也不是瞎吹牛的!
调整到Sport+模式,然后把每一个转速区域的动力压榨干净,我明白买这台车将近300万元的银子确实没有白花,因为NSX单凭3.5T发动机的表现就已经足以列入当前全球最佳V6T发动机的前列,低扭饱满且跟随转速渐进爆发,高转非常积极,重点是没有涡轮动力的突兀与反应迟滞。此外,它也提供了Launch Control弹射起步功能,要玩加速同样可以像开特斯拉那样玩得很嗨,前后轮上的扭矩分配系统也很智能,确保车辆在加减速过程中都没有明显车轮打滑现象出现,输出效率都很忠实传递到路面。这时,前轮两台电机的存在意义,其实更像是协同工作的伙伴,不分你我一同输出,直到进入下个弯道时,两者再听控制系统灵活调配输出比例。
而最让我感到疑惑的是NSX在200km/h过后的表现,那时的性能基本与电机没半毛钱关系。虽然9速变速箱的齿比可以延伸200km/h过后的加速性能,但排量上的限制有可能让NSX无法像V8或V10超跑可以在250km/h路段如鱼得水。
最后,虽然Acura希望NSX可以很日常、很舒适地使用,但我想买得起NSX的车主没有人会每天拿它来上下班。NSX确实可以很舒适,但那仿佛重金求得梅西的战靴,穿着它逛街可能会让人有点感到浑身不自在。
数量是从务实到仪式感的刻划
经过测试,我们对于电机数量与车辆性能的关系有了以下总结:当下它更像是一种从务实到仪式感渐递的刻划——单电机,是当下新能源车的主流配置,诉求省电高效是其存在首要价值,当然如果真要它跑得虎虎生风也没啥问题;双电机,定位高了一个层级,对应于一些中高价位的性能车或是体重较大的大车例如蔚来ES8,是既能为产品提供耀眼动力又能确保高端定位的战略武器;三电机,目前有这般配置的车少之又少,也因此它非仅是超级性能的表征,也是一种仪式感的标定,就算我们知道电机马达其实成本并没那么贵,但像NSX这般作品就值得那个经典、顶尖的定价。
但未来的新能源车,是否一定也依照这种模式来作市场定位呢?不一定!未来如果轮毂电机普及,制造一台四电机的车也未尝不可,而且它的售价还不一定像此文介绍的代表那般高昂,因为电机能够被整合在轮毂安装,底盘方面等诸多环节的制造成本就有可能被压低……但未来,谁知道呢?
目前可以确定的是,新能源车之于动力性能的玩法已经截然不同于传统燃油动力车了,电机数量在一段时间之内,就像以往我们讨论发动机有几个汽缸一般,会在一个时代里写下属于它的定义!
THE END
仅以此文,抓住我们还有电机玩的时代
电机马达相比发动机,最大优势就是体型小、一通电就能没有迟滞开始运转,一开始运转扭矩就火力全开,也因此它可以如前文所说,被车厂很灵活的以不同数量、不同形式安装在车内,肩负起不同的工作任务。而从前述三车的测试中,我们可以发现伴随电机数量的增加,工程师可以更加灵活的透过电脑控制程序设定,让车辆动力性能提升到一定境界,甚至透过电机对不同车轮的输出分配,调整车辆行驶时的操控特性,好比NSX这么个大家伙能在纽北跑出7分36秒,还被欧洲《Sport Auto》杂志以及我们的编辑都给出不错评价,就是很好例子。
其实,这篇文章是很“反骨”的,新能源车明明是为节能环保而生,偏偏被我们拿来探讨动力性能与操控性,岂不怪哉?
不怪!因为我们怕再不聊聊新能源车的驾驶乐趣,说不定再过几年,5G时代车联网—普及之后,汽车自动驾驶时代就会很陕到来,到时……别说谈驾驶乐趣,谈驾驶恐怕都是一件奢侈的事。不过在这之前,由于新能源车市场越来越大,电机马达、电池……等部件应该会先迎来一波价格降低、技术进步的态势,幻想一下,如果未来电机马达与电池等部件价格都很便宜了,甚至轮毂电机都既省电又高效还可以轻松装上车,你可能会更轻松买到开起来有动力性能、有操控乐趣的多电机新能源车,甚至汽车改装行业还会变个方向,不改涡轮改电机,从而掀起汽车新一波玩乐风潮……
但……博弈吧!看到底是自动驾驶取代人类的驾驶乐趣先,还是我们能赶上一波把新能源车拿来玩驾驶乐趣的风潮?