上汽荣威Marvel X全系共分为两驱、四驱和Pro超能版三个车型,除了两驱车型外,其它车型都能够4.8s破百。
他们的动力系统分别为双电机和三电机:
双电机版的综合最大功率为137kW(186Ps),最大扭矩410Nm;三电机版的综合最大功率为222kW(302Ps),最大扭矩665Nm。该车后轴采用了两个永磁同步电机,相比感应异步电机来说,它的理论输出效率比较高,并且在体积与重量上都比较有优势,也是未来电动车的发展趋势之一。
三电机版本则又增加了一台最大功率为85kW(115Ps)的电机。
而至于说两个电机是如何配合工作的,在一般工况下,电控耦合机构会断开小功率电机,保证该车续航里程,而在急加速工况下,小电机会与大电机一起工作,实现高功率扭矩输出。
至于驱动后轴的双电机EDS技术,上汽给出的官方解释自然是为了优化能耗,全力加速的时候双电机同时发力,而在低负载工况,85kw电机用于日常驱动车辆(胜任90%以上的日常工况),52kw电机作为备份随时介入。
当然,双电机+两级变速的EDS驱动模式确实能达成能耗和性能上的两边满足,而选用现在在ERX5上已经成熟的85kw电机,也有成本和可靠性上的考量。
据说Marvel X的架构设计上也已预留好后轴换用单一大功率电机的方案,等成熟且高效的大功率电机投入量产阶段。
目前市面上的双电机车型还是很多的,如特斯拉Model S、蔚来ES8、比亚迪唐、荣威eRX5等车型都是双电机驱动,捷豹I-PACE等新车型也搭载了双电机驱动系统。这些车型在性能方面的表现都是不错的,如:
Model S 75D的最大扭矩达到525Nm,百公里加速4.4s荣威eRX5的最大扭矩达到704Nm,百公里加速7.5s捷豹I-PACE的最大扭矩达到696Nm,百公里加速4.8s蔚来ES8的最大扭矩840Nm,百公里加速4.37s由此可见,双电机完全可以提供彪悍的性能。
荣威Marvel X这台车在国内还是被寄予厚望的,因为我们鼓励了这么多年的新能源汽车,特别是纯电动汽车,现在需要做一台往上的车、可以看到特斯拉后背的车,这样才能让国内这些年的鼓励和支持政策有个合乎预期的产品做兑现。
于是这台车做得很复杂,又整合了诸多功能(具体可以拆分成动力总成、智能化和其他一些功能),而作为一台高性能车,如果想让体验者感觉到差异,还需要提高扭矩、功率,也就是让车辆的体验先做出来。
双电机驱动,采用齿轮传动机械耦合。基本原则是,在某一车速下,即确定两台电机的转速后,在更宽的转矩范围内进行适配。依据效率优先的原则,选择两台电机的输出扭矩,或确定某台电机的单独工作(如上汽的产品,其中一台电机是有离合器的),当然也可以基于两档减速器来配合。
这种做法,比前后电机配置的四驱更具有灵活性。而且进行双电机耦合的结构,物料成本上,较前后驱,是有所节省的。最后,上汽选择的两台电机功率,并不是重新开发的,而是基于其之前项目沿用下来的两台电机进行的组合。这样平台化的选型,成本上能进一步降低。
想要开起来爽,需要在原有的车型平台上做一些改进,把前驱的配置改成后驱。而为了在百公里加速特性上做出明确的改变,Marvel X的动力总成需要一台140kw左右的电机,其实这个电机的问题也一直困扰着国内外的车企。
因为想要选用一个大的交流异步电机很困难,但是我们已经知道未来的发展方向就是在永磁同步电机的体系下,那如何在确保设计完整、产品可靠的条件下达到动力性的需求,但又在驱动效率上不做妥协?
从驱动系统设计的角度来看,对电机和逆变器做全新设计需要很长时间,对此负责的工程师需要做取舍。
为节约时间成本,Marvel X采用的双电机EDS驱动系统在自身原有技术积累的基础上引入了全新的设计思路,在保持原有电机的基础上采用双电机方案:把140kw动力需求拆分为一个85kw的主电机和一个52kw的辅助电机,通过齿轮系进行耦合。
主驱电机:通过齿轮系统始终连接车轮,在中低扭矩需求的时候提供常规的驱动辅驱BM电机:在扭矩需求较大的时候介入,为了达到高效的耦合设计了两个档位,高速行驶时可以换入二档,提升驱动效率。在原有的双电机设计基础上,从原来的圆线绕组改进成Hair-Pin绕组,这也是基于损耗的角度考虑,从而提高电机的运行效率。本质上,这还是要解决加速特性和整体运行效率问题。
与之对应的,在2018年以前,Tesla选择保证加速特性而牺牲一定的驱动效率,其他车企大部分选择运行效率而放弃追求加速特性。
Marvel X的永磁同步电机和异步电机相比,前者无转子铜耗,高效区宽,在低转速区间,异步电机效率下降趋势更加明显,可见,Marvel X双电机策略还有其独特性。
优点:效率高,取得了加速性能和效率平衡点上较高的那段,在速度需求和扭矩需求的二维平面上做了很好的效率选择。做出了基于永磁电机的高性能解决方案。缺点:这套系统对于制造精度、机械能量损耗与当初的预期设计有些差异,使得总体的能效离设计理想有一些出入,成本相对较高,很难复用在其他各个普通的电动汽车车型平台上。总的来说这款产品更多的还是展现了上汽EDU和EDS综合设计水平。下面说说Marvel X的双电机驱动系统,看看为何它的效率会如此之高。
Marvel X为了提高效率,采用了前面讲的双耦合的方式,为了达到7s左右的加速,需要大概140kw的驱动电机,通过双电机驱动,使一台85kw的主驱动电机(TM)和一台52kw的辅助驱动电机(BM),其中TM电机一直连接车轮,BM电机通过两速的变速箱按需接入,称为DM EDS系统。
下面我们来看下这两台电机在不同的工况下如何配合工作实现更高的效率:
低速阶段,TM电机工作,而当需要强力加速时,BM电机连接一档介入,两者转矩耦合,叠加后的转矩实现7s左右的百公里加速。中高速阶段,系统根据工况自动选择电机,让系统一直处于高效率区间。高速轻载阶段,系统将BM电机连接2档介入,通过转速耦合,此时依然能让两台电机工作在高效率区间。通过这些不同的工况下两台电机的协调配合,让整个系统在不同的车速、负载区间都能在最大程度上工作在高效率区间,整体效率提升在10%左右,既保证了性能需求,又保证了系统的续航,百公里电耗降低到14.2度。
这就是为什么Marvel X只用了特斯拉Model S 75D 70%的电量,实现了相近的续航(400km)。
当然,特斯拉Model S使用的是异步电机,其效率不如同步电机,功率密度也不占优势。但其过载能力更强,所以在性能方面Model S还是有相当优势的。
同时,Model S使用的异步电机在低速情况下效率降低明显,这也是为什么Model S在国内的续航会大打折扣:美国交通拥堵情况更少,低速工况较少,而国内特别是大城市,拥堵更多,在这种情况下Model S效率下降比较多。
对比相同或相近价位的纯电汽车,Marvel X的优势也很明显:
处于20万元区间的比亚迪秦,电池组容量为60.48kWh,使用了120kw单电机,续航里程为400km,最大扭矩310Nm,百公里加速7.9s,性能与Marvel X非常接近,但是它的电池组比Marvel X大了10%;价位更高的蔚来ES8,使用的电池组容量为70kWh,前后双电机,因为使用的是交流异步电机,最大扭矩达到840Nm,百公里加速4.37s,但其在电池组容量比Marvel大超过25%的情况下,其续航里程仅为355km,据说实测续航里程更低,当然也有汽车尺寸更大、重量更高的因素,但也由此可见,Marvel的效率是非常高的,性能较为均衡。
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