电动车:智能化见顶,新赛道在哪?从“技术”出发,“遥望”未来

汽车甜甜圈 2022-03-11

新能源汽车电动汽车汽车

5643 字丨阅读本文需 12 分钟

现在造电动车的人分成了两派,一派拼性能,一派拼智能。

前段时间,由阿里巴巴、上汽集团和张江高科共同出资成立的智己汽车,宣布首款车型智己L7量产车正式投产,预计将于3月29日正式上市,并且在4月份启动交付。这个时间设定,几乎就是冲着蔚来ET7去的——后者将在3月28日开启交付。

智己L7和蔚来ET7,是两个派系的典型,这从双方给各自产品前面加的定义就能看出端倪。蔚来ET7自号“智能电动旗舰轿车”,而智己L7则定位为“新世界驾控旗舰”。试驾活动上也是如此,智己L7的第一场试驾活动,直接把车拉到了上海天马赛道,让用户和媒体去下场体验。而蔚来ET7,则更多的先让用户深度体验它的智能座舱,和驾驶舒适性。

这其实是一个新的趋势。

以蔚来、小鹏、理想为首的那一波造车新势力,全都是以“智能化”标签在市场上取得阶段性成功的。但像智己、岚图、极氪这类传统车企的高端品牌,并不擅长跟互联网背景出身的“蔚小理”在智能化上以卵击石。这个时候,将战场拉回“整车性能”的赛道,就显现一切是那么合理。

如果用更简单的话来说就是,造一台更好开的电动车。

一、智能化见顶,新赛道在哪?

2021年1月9日,当蔚来创始人李斌正式对外发布旗下首款纯电动轿车蔚来ET7的时候,智能驾驶的硬件天花板已然降临。

虽然去年,整个汽车行业都在疯狂炒作智能驾驶,但大家做的无外乎是跟随蔚来用上了英伟达Orin X芯片,并把激光雷达的数量从1颗增加到最多4颗。归根结底,没有人会承诺这些激光雷达到底能让车辆实现多强的自动驾驶能力。

一位激光雷达行业的人士向虎嗅说道:“去年好多人喊激光雷达量产元年,其实真的不是。到现在一款成熟的量产车都没有影,那当然是因为技术不ready。”实际上,作为国内首款能够量产激光雷达的车型小鹏P5,直到这段时间才激活车上两颗激光雷达,但也仅仅只是为停车场记忆泊车功能作辅助。

你会发现,电动车在智能化层面的同质现象越来越严重了。

从硬件上看,智能座舱和智能驾驶都在拼硬件天花板的阶段。比如2016年,高通发布了第二代数字座舱平台骁龙820A,结果一转眼2019年就发布了第三代骁龙8155,紧接着去年又推出第四代的骁龙8295。而大算力自动驾驶芯片也是如此,几乎全都在向英伟达Orin平台靠拢。无非就是谁先搭载、谁后搭载的问题。抢到首发也不再重要,关键还是看实际功能体验。

但尴尬的是,智能化做出色很难,但出丑会很快。现阶段,行车域上能做出高速NOA导航辅助驾驶,基本就到顶了;泊车域上最高也就是能做到跨楼层记忆泊车。而在智能座舱领域,大家就更难做出花样。多屏交互、语音交互几乎人人皆有,一旦体验做不好反而还是减分项。

比如极氪001,在产品交付以后频繁出现软件相关的BUG。再比如这次试驾了智己L7的工程车之后,我们发现:他们把座椅、方向盘、后视镜的调节功能都集中在了触控屏幕上。想尝试软件定义汽车的理念是对的,但从实际体验来说并不方便。而智己方面表示,量产版会在座椅上增加物理按键。

所以,传统车企出身的全新高端电动车品牌,无一例外地会把智能化往后放放,先瞄着所谓的“性能”去打市场差异化。

确实,越来越多的车企意识到,电动车在“性能”上可以做的事情还有很多。

过去,性能在很多时候被新能源车企引导为简单的“加速成绩”,但其实它在汽车行业里是一个笼统模糊又包罗万象的词。一般来说,整车性能涵盖了诸多的细分指标,其中很重要的一项就是动力性,包含了最高车速、加速能力等等。除此之外,驾驶性、操控性、经济性、舒适性等等,这些也是整车性能必不可少的指标。

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整车性能上能做的事情太多了

有一些新能源车企,会用动力性中的加速能力,去笼统的概括车辆性能。那是因为电机的特性让电动车对燃油车实现了降维打击,前段加速电车碾压同级燃油车——这属于物种优势。

还比如操控性,很多厂商在对电动车进行宣传的时候,会拿“麋鹿测试”与“操控性”划等号,这种行为“非蠢既坏”。因为麋鹿测试只能代表操控稳定性,并不能完全代表操控性好坏。又或者通过堆很多料,比如空气悬挂、Brembo刹车卡钳、后轮转向等硬核配置,然后你去宣传这是性能车,同样也有割韭菜之嫌。因为硬件的堆叠,不等于体验的升级。

“你可以把全世界最好的转向机、悬挂、电控悬挂、后轮转向堆到一起没问题,如果你足够有钱。但是你不能做到的是tuning(调教)”。智己汽车联席CEO刘涛向虎嗅表示,欧洲人脑子里掌握的千分之一秒、万分之一秒的路感,是他们几十年、上百年对于同一条纽博格林赛道上亿次的体验、调校。这些经验是中国人暂时还没有的,只能靠花钱请别人做。

这也是一种好的趋势,开始有厂家愿意为“操控”买单,说明他们不再只关注加速这一项。最早小鹏P7刚推出的时候,就号称其底盘是与保时捷团队联合调教的产物。以及最近出现在媒体视野的哪吒S,同样号称与保时捷联合开发。但即便你花钱请欧洲团队来调教底盘,起码你的底子不能差。

智己汽车底盘项目主理人裴亦辰告诉虎嗅:“我们一直在说我们和威廉姆斯是联合团队联合打造,这其实不仅是优势互补,也是双向选择。威廉姆斯在调试方面的功底的确非常浑厚,但是我们必须强调国内工程团队的配合。”他所说的配合,首先是你自己要有菜谱,其次有材料,最后才是去请大厨。

而高合汽车也向我们总结一个观点:“性能操控也好,智能化也好,最终都要服务于用户的场景化使用体验,能为用户创造出丰富的使用场景才是最重要的。”

确实,造一台好开的电动车,很难,但很有价值。

二、以史为鉴

从这些老牌汽车的早期历史中,可以发现无论是电动车还是燃油车都有一个非常有意思的共同点,那就是几家传统汽车品牌都是以汽车核心零部件研发开始的,开始时候都是做电机或者发动机的,然后把它安装到传统车架上,才开始了其造车之路。

比如曾经风靡一时的老品牌底特律电动车。

底特律电动汽车的前身是安德森电动汽车公司,这家安德森电动汽车公司对电池的研发非常专注,于1907年生产铅酸蓄电池,于1911-1916年生产镍铁电池驱动汽车,续航里程可以达到340km,这个续航里程就是放在当下也是很不错的。

再比如,爱迪生的电动汽车公司。爱迪生在优化了电机和镍铁电池后也开始生产自己品牌的电动车,同时爱迪生的GE公司从1904年开始到20世纪20年代一直都在制造电动汽车充电器,这些充电器在公共和私人车库中都得到了应用。

燃油车也经历同样的历程,比如德国奔驰汽车的创始人之一德国工程师卡尔·本茨(奔驰创始人)在1879年首次试验成功一台二冲程试发动机。1886年的11月,卡尔·本茨的三轮机动车获得了德意志专利权。这就是公认的世界上第一辆现代汽车。开启了奔驰的伟大历史。

再比如,改变了汽车历史的福特公司的创始人福特将周末以及晚上的时间都花在内燃机研究上,成功后设计出了他的第一辆内燃机汽车,从而开启了其造成梦。

三、电动汽车的技术以及特点

1)高电压特性

纯电动汽车的主要特点是具有高电压。由于纯电动汽车的能源供给是动力电池,因此车辆上很多系统的设计也是围绕动力电池和高压来实施的。

下图所示是典型纯电动汽车高压部件结构示意图,主要的高压部件有动力电池、逆变器、驱动单元、车载充电器、DC/DC转换器,如果是配有空调的车辆还有高压压缩机和PTC加热器等,这些部件都是通过橙色的高压电缆连接起来的。为方便理解,我们将用以下两个图进行示意。

电动汽车的技术以及特点

典型纯电动汽车高电压部件

典型的纯电动汽车高压部件连接关系示意图

很多车辆在动力电池附近或者靠近逆变器位置都设计有一个BDU部件,用于将来自动力电池输出的电能并联分配到逆变器、高压压缩机、PTC加热器以及车载充电器中。BDU电能分配单元内部主要是继电器和电路,由车辆动力系统控制模块根据点火开关或充电需求控制对应继电器的接通和断开。下图所示是比亚迪E6车辆的BDU。

纯电动汽车在运行时,动力电池的电能主要去向有以下5个:

(1)动力电池→BDU→逆变器:为驱动电机提供电能并接受制动能量回收电能。

(2)动力电池→BDU→高压压缩机:为车载空调提供制冷。

(3)动力电池→BDU→DC/DC转换器:为车辆低压电器提供电源和给12V蓄电池充电。

(4)动力电池→BDU→PTC加热器:为车载暖风系统提供加热功能。

(5)外部220V电源→车载充电器→BDU→动力电池:使用外部220V电源为动力电池充电。

2)冷却特性

纯电动汽车很多部件需要保持稳定的工作温度。大多数纯电动汽车设计有以下两个热交换系统。

(1)动力电池加热与冷却系统

动力电池的冷却和加热系统,用于维持电池在最佳的工作温度。为了尽可能延长电池的使用寿命并获得最大功率。如果是锂电池,它的有效工作温度通常在-40~50℃,因此车辆通常设计有风冷或水冷系统来对动力电池进行维持稳定的工作温度。

风冷的动力电池一般安装在车辆的底盘位置,当车辆行驶时,通过底盘流动的空气对动力电池进行冷却,没有单独设计其他辅助部件,如下图所示。

采用水冷的动力电池,会设计有一套较为复杂的冷却回路,如下图所示。当电池组温度过高时,利用空调系统运行先对电池组的冷却液进行降温,再冷却电池组;当电池组温度过低时,通过加热电池组内的冷却液来给电池组升温。需要注意的是,整个电池组的冷却液都是由电动循环泵来让电池组内冷却液保持循环的。

电动汽车的技术以及特点

动力电池水冷结构形式

(2)逆变器与电机的冷却

逆变器和电机的冷却,用于降低逆变器和电机工作时产生的高温,防止部件过热产生功能失效。例如,目前所采用的大多数永磁三相电机,当电机的温度超过一定值以后,其永磁转子的磁性会急剧下降,从而导致电机的输出功率降低。对电机或逆变器的冷却通常设计有两种方式,分别是水冷和风冷。图a所示为水冷型的电机,电机的外壳设计有冷却水道;图b所示为风冷型的电机,电机的外壳上设计有很多的散热片。

(3)其他部件的冷却

纯电动汽车中其他部件,例如DC/DC转换器、车载充电器等部件,由于这些部件在工作时产生的热量较少,因此通常采用风冷的结构形式。下图所示的车载充电器,在壳体的上面设计有很多的散热片。

四一辆好的电车,不只有智能

这里先问大家一个问题:“你坐电动车会晕车吗?”

如果你去知乎上查,大V可能会告诉你,是你的“前庭平衡”出现了问题。这个“感知运动的器官”,让你乘坐电动车时产生了晕车的表现。但真的是我们自己的问题吗?是,但不完全是。

电动车因为电机的特性,使得它的踏板调教跟油车有着不同的思路,过去不少电动车都犯过这样的毛病:在加速的时候G值不是匀着往上走,而是一瞬间的爆发。然后当松开油门后,动能回收又会让G值瞬间成了负的。

这导致用户在日常行车时,一会正0.2G一会负0.2G,乘客几个来回就晕车了。当然这也包括底盘上的调教,比如一些电动车在加速和减速的过程中,会有明显俯仰,这同样也会加重晕车的问题。

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特斯拉赛道模式显示的G值

归根结底,很多新能源车企为保证产品在日常驾驶中获得更好的加速能力,牺牲掉了本应该重视的驾驶性、操控性和乘坐舒适性。这三者合称动态性能,如果没做好就会成为导致乘客晕车的梦魇。

但是,这并不意味着电动车就不如燃油车好开。因为理论上来说,前者在很多方面是有先天优势的。这就需要靠车企的努力,即硬件支撑与软件调教。

“今天电动车能够给你提供与燃油车相比无与伦比的驾控体验。”汽车工程出身的智己汽车联席CEO刘涛向虎嗅强调:“我一直开玩笑,这个世界上有一种悲哀叫你再努力也做不到。即使你特别努力,但油车的坯子标不出今天L7的状态,因为它底层的逻辑很多有根本性的差异。”

他举了两个例子,第一是重心:“原来油车为了让整车重心下降10毫米,需要花很多精力。很多经典车型为了降低发动机,硬生生把V型发动机掰成水平,但底盘铺满电池的电动车对它们而言降维打击。”

第二是动力传输,“德国人经常说好车是脚随心动,但物理上的差距无法靠努力抹平。在燃油车上,发动机的扭矩输出从踩油门到轮边1000毫秒。而现在电动车仅需60毫秒,两者完全不是一个数量级。”

另外,此前很多电动车不敢玩高性能,大多是卡在了电机。你跑两圈就被限制了功率,赛道圈速动辄减半的情况下谈何性能?

在电动车的最高车速上,很多电动车就被卡在了200km/h以下。比如,小鹏P7的最高车速只有170km/h;比亚迪汉最高车速185km/h;理想ONE只能开到172km/h。原因还是出在了电机上,一旦过热,转速就会被限制。

而电机中又分四个方面:硬件方面关注散热和功率曲线,软件方面看驾驶性调校和效率。先不说其他的,在散热这第一步,很多车企就卡住了。

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在峰值工作条件下水冷电机和油冷电机内部的模拟结果

因为,极速行驶中需要持续大功率输出,这对电池和电机的冷却是很大的挑战。

像电动汽车在驱动与回收能量的工作过程中,电机中定子铁芯、定子绕组在运动过程中都会产生损耗,这些将以热量的形式向外发散,需要有效的冷却介质及冷却方式来带走热量,从而保证电动机在一个稳定的冷热循环平衡的通风系统中,安全可靠地运行。

在电机高速运转时,效率会从平时的90%左右逐渐降低到80%,甚至在达到最高车速时,只有不到70%。这剩下的30%,就会被转化为热能。如果对热量控制不好的话,轻则会导致性能会下降,重则烧毁整个电机。

特斯拉Model 3能在最高速度上达到225km/h,与其精密的电机冷却系统密不可分。它在转子部分采用了一种复合空心轴套,让油先从内腔进入。走到头遇到封闭墙后,改变转向流入外腔。外腔外圆啧直接和转子接触,从而让油在流过外腔时会带走转子的热量。此外,在电机的外壳上还有一层液冷管路、电机模块的逆变器上也有温控循环。

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与特斯拉类似,智己L7的电机也是油冷的方式,只不过它采用一种全网直瀑式冷却油道设计,对定子和端部绕组精准可控的湍流直喷冷却,实现电机端部、芯部的同步冷却。厂家告诉我们,智己L7可以实现10次以上极限加速,并且让电机的峰值功率持续时间可达接近30秒,是普通电机的约三倍。

再比如舒适性上,蔚来ET7,它搭载自研的空气悬架系统+采埃孚的动态阻尼控制减振器,悬架有-10mm/0/40mm的三档高度及阻尼可调,可根据不同驾驶模式、车速自动调整悬架软硬和高度,保证各种路况下车辆的驾驶品质,既能有路感的反馈又能有舒适的感受。

还有高合,为了做到更好的NVH,对减速器齿轮设计经过十几轮优化,从源头上降低了噪声。此外,针对整车腔体进行设计,与陶氏化学历时近3年的时间研发了声学泡沫隔断声腔,根据厂家的描述,这样做可以100%消除NVH声腔共振。

同样的,智己L7采用了双球节式双叉臂前悬架+全外球头式五连杆后悬架,再加上全路况电控智能阻尼悬架,以及威廉姆斯标定的各个驾驶模式下,高达5倍之差的阻尼力差异,让它做到操控稳定性和舒适性的兼容。

但这些用户看不到小细节,确实很烧钱。光是给威廉姆斯完成2轮底盘调教的费用,智己就投入了上千万,当然如果算上整车性能上的投入,“完全不止这个数”,刘涛补充道。

写在最后

在知乎上有一个高赞问题:“为什么新能源汽车是汽车智能化的最佳载体,而不是传统汽车?”底下的高赞回答是:“并不是智能化需要新能源汽车,而是新能源汽车需要智能化。”

实际上,是厂家从宣传渠道把用户对电动车的关注度迁移到了智能化上,反而电动车在性能上先天所具有的先天优势,并没有被很好的发掘出来。过往不少车企,只拿加速做文章,属实是暴殄天物。

站在现在这个节点再去看造电动车,我们更希望大家能够回答一个新的问题:“如果我有1个亿的预算,我会投入多少比例在整车性能上,多少比例投入到智能化上?”

从趋势上看,越来越多的电动车企开始注重电动车的整车性能,他们正在试图制造一台更好开的智能电动汽车。

来源:王笑渔,机械财经,儒雅海风v

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