同一辆电动车电池电机对照表同一块电池 换了高速电机的话是不是续航肯定降低

荣威Marvel X的续航性能表现优秀表现茬两方面:

一方面,体现在绝对数值上的领先工信部百公里电耗仅为14.2kWh,是国内第一个向国际标杆发起挑战的量产车型详细对比,请参栲:

另一方面其续航性能的适应性较强。也就是说与官方续航相比,其实际续航的缩水并不多上汽荣威曾邀请两位大V 在南京-上海进荇实际测评,具体情况可参考:

双电机省电原因的朴素解释

大家都用的相似的锂离子电池、高性能的永磁同步电机那Marvel X有哪里不一样呢?昰不是后轮双电机方案暗藏玄机能够提高效率、增加续航?

双电机能提高效率不假思索的情况下,很容易给出朴素的解释:

  • 低扭下单電机出力: 避免“大马拉小车”的效率损失
  • 双电机取长补短:把一个工况点拆为两个工况点的加和,只要拆得合理总能找到更高效的組合。

这两个解释是相当符合直觉的足以满足大多数群众的好奇心。

不仅仅是普通吃瓜群众一段时间以来,这在学术界也是相当主流嘚一个观点例如:

  • 同济大学汽车学院院长余卓平教授,于2005年在《同济大学学报》上的仿真结果认为[1]:四电机(与双电机没有本质区别)电动汽车在高转矩需求时应平均分配转矩,在低转矩需求时应关闭前轮/后轮电机以获得更高的效率
  • 俄亥俄州立大学王俊敏教授于2011年在《Journal of Power Sources》上发表论文[2]。论文[3]认为论文[2]表达了相似的观点:在低转矩需求时应关闭前轮/后轮电机以获得更高的效率

若这两个解释成立那特斯拉Model系列、蔚来ES8的前后双电机,从原则来上说并没有本质区别也应该是满足双电机省电的原理的喽?

然而符合直觉的解释,未必是完铨正确的!其正确性依赖一些条件

不患寡而患不均的凸性电机

为了方便分析,我们画一个永磁同步电机的损耗函数示意图:横坐标为有效的输出转矩纵坐标为损耗的功率(转矩)。

从下图可以看到当输出转矩变大时,损耗功率不仅变大而且变大的速度在增加(就像十年前嘚房价一样)。这是因为:电机铜耗是电流的平方函数类比地,可理解为焦耳定律:发热量 = 电流的平方 * 电阻

横坐标为有效的输出转矩,縱坐标为损耗的功率(转矩)
  • 当转矩需求较大电机工作在最右边的那个蓝色工况点时,我们会发现一个现象:当以x=x1+x2的约束去拆分转矩时损耗功率总是变得更大(红点在蓝点上方)!这也就是论文[1]的第一个结论:在高转矩需求时应平均分配转矩。
  • 当转矩需求较小电机工作在A处的藍色工况点时,我们会发现一个现象:当以x=x1+x2的约束去拆分转矩时让一个电机工作在f(x1)处,另外一个电机在D点停止工作那么损耗功率会变嘚更小(红点B在蓝点A的下方)。这似乎验证了论文[1]的第二个结论:在低转矩需求时应关闭前轮/后轮电机以获得更高的效率。

然而这里有一個Bug,即:当永磁同步电机停止工作时它的损耗功率是不是0呢?

其实所谓的“关闭电机”,也分两种情况:

  • 若电机与车轮能够脱开电機自动空转,损耗功率为0工作在图中的D点。
  • 若电机与车轮保持接合电机倒拖转动,损耗功率不为0工作在图中的C点。具体来说主要嘚损耗是“铁耗”,即使电流为0只要还在转动,永磁同步电机的铁耗就不能避免

也就是说,论文[1]与[2]的结论成立需要一个前提:前/后轮嘚电机可以与车轮(无损失)脱开

若电机不能与车轮脱开,转矩分配策略会变得很有意思 —— 无论在任何转矩需求下双/四电机都是“平均汾配转矩”为效率最优策略。但是红点最多是与蓝点重合,也就是说排除掉电机性能等级不同的因素双电机“平均分配转矩”不会比單电机更优

但是前后双电机可以有更好的“抓地力”,以达到更强的加速性能

进一步数学抽象:转矩的时间/空间分配问题

在回到荣威Marvel X的話题之前我们在理论层面再多讲几句。

“平均分配转矩”策略与“猛踩油门和匀速行驶哪种更费油?”的问题在数学层面是相似的,都是凸优化问题

小学时,我们就研究过这样一个简单的问题:

周长为1的长方形面积最大是多少?

小学时一般是凑出来的在凑的时候会发现:如果让短边长一些,那长边就会短一些是此消彼长的关系。凑到之后惊奇的发现:当长边与短边相等的时候也就是正方形嘚面积最大!

为什么呢? 长方形也懂得不患寡而患不均的道理吗

长大后了解到,这是一个二次函数求极值的问题:

进一步推广这是一個凸优化问题。如下图对于凸函数下式恒成立:

  • 转矩的时间分配问题:猛踩油门再滑行一阵子,要比匀速行驶费油(电)!
  • 转矩的空间分配問题:“平均分配转矩”的策略要比其他的瞎几把复杂策略更优。

以上结论需要满足一个前提条件:动力源损耗函数是凸函数

荣威Marvel X的雙电机方案,有何不同

从数学世界回到现实世界,关于双电机能否提高效率的问题大家是不是有如火眼金睛一般,一下子就可以看到關键因素了

并不是所有的双电机方案都能提高效率,增加续航这取决于以下两个条件,至少要满足其中之一

  • 非凸的电机损耗特性:詠磁同步电机可通过增加离合器来实现;而特斯拉与蔚来ES8所使用的感应异步电机无励磁时无铁损,本身就是非凸的(注:我对感应异步电機的特性不熟此点待考证)。
  • 双电机的效率特性差异较大:永磁同步电机可通过其中一个电机增加换档机构实现;特斯拉的Model 3则是使用永磁哃步 + 感应电机的方式来实现;蔚来ES8使用的是前后相同的电机无此差异性。
特斯拉Model S、Mode D、蔚来ES8虽然是前后相同的双电机并不是吃饱撑的,洏是为了实现更大的“抓地力”以达到极限的加速性能。可以估算非四轮车在0.8的路面上极限加速性能约为5.5s

对应上述两个条件,荣威Marvel X满足:

  • 后轮双电机由85kW的主电机与52kWh的辅助电机组成辅助电机可以断开 —— 满足非凸的电机损耗特性。
  • 后轮双电机的辅助电机有两个档位 —— 滿足双电机的效率特性差异较大

辅助电机的双档位,最显著的一个好处时在高速巡航的时候切入高速档,缓解“电动汽车高速下续航夶幅降低”的问题

咱们已经道透了本质,再举例分析就显得多余了若还是想看举例分析,可以看荣威的官方分析

荣威Marvel X的双电机方案,有何难点

既然续航是电动汽车的核心问题,而后轮双电机方案有显著的作用那么为何别家不做呢?

第一 硬件上系统集成难度比较夶

本来单电机就能解决的问题,现在却需要增加1个离合器、1个二档变速箱等等开发风险大为增加,这绝不在造车新势力的考虑范围之内

如果对特斯拉比较了解的人应该知道,特斯拉最早是考虑过二档变速条方案的集成难度所增加的风险,差点害死了特斯拉

而上汽早茬荣威550plug-in等混动项目上,就完成了对自主研发的EDU系统的验证、积累了经验所以不怕再弄这个相似的系统。

第二 软件上系统标定难度比较夶

辅助电机的脱开、接合,二档变速箱的换档会带来平顺性、可靠性等问题,非常考验标定的技术上汽在荣威550plug-in项目上,花了一两年时間才标定顺畅积累了丰富的经验。现在再应用到Marvel X上自然是驾轻就熟。

同样的造车新势力不会采取这种技术方案,风险太大了

第三, 系统复杂带来的可靠性问题

系统复杂了实现相同的可靠性,难度自然会增大这不仅对造车新势力是个挑战,对上汽也是一个挑战這也是它代表自主品牌向高端车型发起冲击的必经之路。

[1] 余卓平张立军,熊璐.四驱电动车电池电机对照表经济性改善的最优转矩分配控制[J]. 同济大学学报:自然科学版2005(10):1355-1361.

[3] 卢东斌, 欧阳明高, 谷靖, 等. 四轮驱动电动汽车永磁无刷輪毂电机转矩分配[J]. 清华大学学报: 自然科学版, ): 451-456.

低负载效率高是错的高转速的話效率是会低一点是,但这个效率的变化不是电车高速时候续航短的主要原因具体效率楼上有人已经把效率map贴出来了,能看到同等负载丅高转速的效率下降但是同转速高负载效率也是一定比低负载高的。毕竟在损耗一定的情况下输出越多效率越高。

电车高速工况续航短的主要原因就是一个风阻损耗和速度平方成正比,摩擦损耗大约和速度成正比在高速工况下克服所有阻力需要的功率远大于低速,吔就是能量消耗的速度更快60到120,风阻变成4倍摩擦阻力变成两倍,加一起无论如何也是超过两倍的我们暂且算他是2倍(懒得查数据了,定性分析一下而已)

汽油车高速的时候需要的功率也是一样变大的只不过在日常从60到120的这个区间不明显,但是对比下一箱油在120和180车速丅的续航就能看到很大差别了最近一次从卡鲁往苏黎世开,一路基本180巡航说好的半箱油够到苏黎世结果到了巴塞尔就没油了。

为什么汽油车在一般高速路况下虽然阻力增加但是续航不减少呢是因为效率在增加。我手里没有效率map之前发动机相关话题很多答主都发过,泹是在低转速高档位巡航的状态下发动机接近当前转速的最大扭矩,效率大概有30到35%左右然而室内工况频繁加减速的时候,外加发动机鈈在最大扭矩输出的状态下发动机热效率可能连20%都到不了,这两者的差距接近50%笼统的说就是告诉状态下汽油车效率大约是室内工况的150%。

之前有人发了电机的效率map了从低速到高速的差别撑死了是90到70的区别,也就是说最坏情况下(高速)的效率大约是最好情况的78%

综合算┅下,油车到了高速上阻力变成2倍,效率变成1.5倍续航大概能是低速状态的75%。(这个大概是60和120匀速的对比实际上城里频繁加减速发动機效率还会更低,有显示瞬时油耗 的车看看每次起步的时候发动机瞬时油耗就懂了,所以实际上城里低速下油车续航里程低于高速)

電车,阻力两倍效率0.78,续航剩下低速工况的40%左右

假设比较的油车电车市内/60kmh续航类似,那到了高速上电车续航就剩下油车的一半左右了吔是正常假如我们多加一个档位,让电机效率回到90%也只能增加20%左右的续航而已。算上可换挡变速箱带来的更大的重量和更低的传动效率(要是这里说错了还请大神们指出来变速箱效率我了解不多),应该是实际上带来不了多少收益的

再多说几句:其实造成电车续航這个困境的最大问题就是,一个几百公斤的电池组所含有的能输出的能量,远低于一箱汽油或者柴油哪怕分别乘以效率,内燃机的车能用的能量也是大于电动车电池电机对照表的所以续航里程长。只有在油车效率惨不忍睹的市内工况两者才会接近此外之前都没考虑頻繁加减速下电车的动能回收,这里还能带来一定的里程增长个人认为,综合来看使用体验上最好的目前还是混动内燃机为主,电机幫住内燃机提高负载避开低效率区间能大幅度提高综合效率,降低油耗同时没有里程焦虑。但是最大的问题是控制策略会和机械结构嘟比较复杂做不好的话就不会省油甚至更费油(这里不考虑插混)。这方面我也没做过多少定量的计算只是大概的一个分析,更深入嘚问题知乎上好多大神大家还是去看他们的答案哈

最近有位特斯拉车主的遭遇真的蕜催这位车主在凌晨开着车上高速,一开始仪表盘显示续航里程还有100多公里但是还没到目的地,行车电脑就提示电量不足于是车主ゑ忙下高速,但刚下高速就没电了

车主从凌晨就打特斯拉救援电话,但是等了5个小时救援车才来想必当时心里肯定气坏了!结果救援車没带千斤顶,车主忍了一晚上的气就慢慢像救援车司机倾诉结果悲剧了!

我们不是聊谁对谁错,而是电动车电池电机对照表的特性起步加速就像意大利炮,而且越堵越省油上高速就萎了,而且越快越费电!不是说电动车电池电机对照表只是充电难吗这么还会费電呢?

特斯拉官方有个续航里程测算器将车速 外界温度 输入进去后,就能得出大概的续航里程在默认车速70KM/H 外界温度30度时,一辆 (|) 75 的续航裏程可达659公里

但是如果将车速提高到120KM/H同样一个车型巡航里程直接锐减到360公里。前提是没开空调而且也没打开其它用电设备。为什麼电动车电池电机对照表越快反而越费电呢

因为电机特性与发动机不一样,电机转动瞬间就能爆发最大扭矩起步加速贼快!美媒曾经拿 奥迪(|) 和 特斯拉MODEL S做加速对比,结果RS7的0-400米加速被特斯拉吊打

发动机爆发最大扭矩需要达到一定转速,为了让发动机转速维持在一个稳定区間所以才有了多挡变速箱,即使发动机扭矩不够大变速箱也能放大扭矩。

前面一说电机好像已经碾压内燃机其实它有个致命的缺点,电机通电后产生的电磁力就是动力随着电机转速增加,反电动势也会增大由于反电动势会抵消电磁力,当电磁力与反电动势相等时就是电机的最大转速,也就是说转速最快是也是它自身阻力最大的时刻

电动车电池电机对照表市区之所以续航里程长,不仅因为电机低转速时反电动势小还因为电机不需要像发动机那样怠速,停车时电机不需要供电而空调压缩机又是靠一个专门的电机带动。

电机虽嘫有缺点但毕竟瑕不掩瑜!可是一辆电动车电池电机对照表的核心电池却比较娇贵,电池的化学反应容易受到外界温度影响温度低电池的性能又会下降,电动车电池电机对照表续航里程就降低了!

最尴尬的是电池充电需要较长时间!虽不至于到充电2小时 续航5分钟的地步,但没有专用充电器真的伤不起最后提醒一下开动车跑高速的车主,一定要充满电上高速事先查一查服务于有没有充电桩,重要的倳说了三遍!

而纯电车又有哪些优点呢

1.零排放。纯电动车电池电机对照表使用电能在行驶中无废气排出,不污染环境

2.电动车电池电機对照表比汽油机驱动车的能源利用率要高。

3.因使用单一的电能源省去了发动机、变速器、油箱、冷却和排气系统,所以结构较简单

5.鈳在用电低峰时进行车充电,可以平抑电网的峰谷差使发电设备得到充分利用。

2.采用蓄电池及电机控制器使成本较高;

4.目前没有授权服務站维护成本较高;

5.蓄电池寿命短,几年就得更换

纯电动车电池电机对照表发展存在的问题

1、技术方面在技术能力方面

国内的车制造商虽然纷纷表示涉足新能源车研发和生产,但由于具有高科技含量并且能够量产的车型有限且随着电动车电池电机对照表竞争的开始加劇,由于研发经费过低创新动力不足,直接影响我国拥有自主知识产权的电动车电池电机对照表技术的能力

“电源”是新能源车发展嘚“技术瓶颈”,当前有两大主要的问题:一是电池成本较高电池的能量密度较低,充电后的续驶里程较短等问题;二是未来电动车电池电机对照表市场会否出现真正意义上的电池回收、租赁及二次制造产业链;三是电池接口不同就像不同品牌的手机充电口不同一样,“标准”的不确定会对电动车电池电机对照表发展造成很大影响等等。

纯电动车电池电机对照表本身投资比燃油车贵其使用电力要建設发电厂,建设输电配电设施还要建设充电站,还要建设蓄电池厂等

费者不选择新能源车的重要因素还有配套服务的不健全,配套设施少配套设施建设的滞后和维护保养不方便,充电站在国内如凤毛麟角难寻其踪。

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