理想电动车的前景分析、致命缺陷及解决方案
1 60 发布于 2019-07-06 15:33:35 只看楼主 热门标准
点击查看热门标准,热门算法维度通过账号健康度、浏览、评论、点赞、收藏、转发、反作弊等进行综合评判
修改帖子
     首先理想电车的设计理念非常正确、解决了纯电动车的最大痛点,从预定量可以看出其产品相对与其他造车新势力的竞争优势,由于理想电车只是模式创新而非技术创新、一旦增程式获得市场认可、其他厂家也会迅速跟进、理想电动车的的优势也与它的车型、外观、内饰和定价有关、有可模仿性,以理想电车的技术积累和实力、是否是一场昙花一现的盛宴还很难确定,理想和蔚来的价格区间和特斯拉重叠但特斯拉的物料成本远小于它们、特斯拉三元锂电成本每KWH小于800元而理想和蔚来大于1000元、电动车中仅次于电池成本的电控系统差距更大、电控系统中最贵最核心的器件IGBT模块英飞凌和三菱对国内车企的供货价接近特斯拉的两倍,明年特斯拉国产会对理想和蔚来造成巨大冲击,随着补贴的退坡、任何新能源车企如果没有技术上的突破以实现降本增效都不会长久。  
再谈理想电动车的缺陷
其一由于使用三元锂电池、其安全性是天生的短板,三元锂电需要一套复杂的管理系统、一旦失效可能热失控自燃、参考特斯拉都不能避免、加之与油箱靠的较近、理论上安全性即低于纯电动也低于传统车型、不知是否有阻燃隔离措施否则是一个较大隐患,由于增程式对纯电续航里程的要求不高、所以最好使用磷酸铁锂电池。
其二由于使用废气涡轮增压发动机当增程器、其日常的维护成本及维护频率要远高于纯电动车、失去了电动车的一个关键优势,其增程器的发电效率也低于传统混动车的阿特金森发动机。
其三相比插电混动汽车其动力系统的坑余量太大、浪费了大量的成本和空间,其40KW的容量而不到200KM的纯电里程说明电控系统的设计缺陷、基于成本考虑可能未采用高世代功率器件。
理想电动车缺陷是不得已而为之,使用增压发动机当增程器是为了在馈电时使发电能力迅速达到最大值以保证加速时的电力供应,阿特金森发动机及自吸式发动机提速太慢不适合。
理想电动车最高速度达到175KM每小时,由于无变速器、为了提高整车的全域效率以及兼顾高低速性能、140KW后电机使用高齿比设计主要用于启动、爬坡等中低速阶段,100KW前电机使用低齿比设计主要用于高速巡航阶段,激烈驾驶时前后电机动力叠加输出,正常驾驶时前后电机轮换工作、各自的利用率都非常低、这也是特斯拉和蔚来的通病、再加上无法直接输出动力的1.2T增压发动机、平时有大量乘余动力无法发挥作用白白占用大量成本和空间,对比纯电动车、理想电动车的增程器、消音散热装置、油箱占用了大量的电池安装空间、基于放电倍率的要求及电池循环寿命的考虑理想电动车180KW的最大放电功率最少要匹配40KWH的电量、由于磷酸铁锂电池的能量密度较小无法与安装空间匹配所以只能安装能量密度大、安全性低、价格高的三元锂电池,传统插电混合动力汽车由于发动机的动力可随时介入直接与电动机耦合输出、在总和动力更小、动力系统成本更低的情况下、其爬坡加速续航能力却远高于理想增程电动车。
针对理想增程电动车的上述缺点由易到难可提供三套解决方案,每套方案都可完善的解决上述所有问题。
方案一:
主要配置如下,前电机使用120KW交流异步电机、后电机使用40KW交流异步电机、电池使用40KWH磷酸铁锂电池、增加三挡手动变速器、增程器可两种选择:其一0.66升双缸电子涡轮增压发动机配35KW发电机、其二0.66自吸发动机配30KW电机配钛酸电池或镍氢电池或超级电容过桥,下面讲述配置的理由。
先谈变速器,许多人认为电动车无需变速器、但吉利、江淮、奇瑞、长安的库房中都有一堆自研的电动车变速器,特斯拉刚开始研发电动车时使用英国XTRAC公司的两挡变速器、在试车中离合器频频烧毁、不得不改用固定齿比的减速器、为了保持原定的最大车速、加速能力和续航里程不变、电机功率由180KW增加到240KW、电池容量由60KWH增加到80KWH、大大提高了整车成本,吉利自动变速器试车400K脱挡5次,奇瑞后来更激进、直接用燃油车的5挡变速器装在开瑞电动车上、没过多久一用户在高速上在5挡12000转时直挂1挡、变速器当场摧毁,长城P8、长安C75PHEV使用了舍弗勒公司的两挡变速器、宝马i8使用GKN公司的两挡变速器、上汽自研了两挡变速器、但都只能使用在当辅助动力的混动车电机上无法使用在纯电动汽车上。
电动汽车有3种使用路况,一是低速大负荷的行驶(如起步、爬坡、软土沙地中行驶),二是正常城市的行驶,三是高速行驶,电动汽车低速大负荷行驶中电动机的效率极低(如堵转)、对电机电池的危害最大、耗电最大、现有电动车爬坡率很少能超过20度,电动车在高速行驶时如果没有变速器其驱动电机的转速很高,电动机在中低速时是恒扭矩、超过某一转速后扭矩急剧下降、电动机要克服负载维持高转速电动车必须通过高放电来增加电动机的扭矩、这是同样风阻下燃油车高速省油电动汽车耗电的原因,通过三挡变速器可使电动汽车在所有路况中都能高效行驶、从而提高电动汽车的性能并且降低电动汽车的电耗。
既然变速器很必要而自动变速器又较难开发、我们可换一个思路先开发使用简单的手动变速器。
从使用便利性上讲、三挡手动变速器和固定齿比减速器或自动变速器没有差别,如三档手动变速器一档齿比设为17:1、二挡齿比为10:1、三挡齿比为6:1,正常城市道路行驶中如果交通状况较好可以一直使用二挡、起步和加速都无需换挡,如遇堵车蠕行爬坡或松软路况状可以在行驶中切换到一档行驶、由于一档高效速度可达到50KM/H所以也无需频繁换挡且一挡的大齿比低扭矩输出行驶远比使用二挡省电、如果用户不介意电动机的效率所带来的电量损耗也可以直接使用二挡、怎样操作可由用户自行选择,从城市道路驶入高速时用户可以在行驶中从二挡切换到三挡来提高电动机的效率,所以从使用上来讲三挡手动变速器换挡频率很低、正常道路都可以一直挂在某挡位无需换挡(一挡高效区0-50KM/H可用区0-110KM/H、二挡高效区25-80KM/H可用区0-180KM/H、三挡高效区50-160KM/H,变速器设计时应对每挡限流限速)。
有了三挡变速器后异步电机相对同步电机低速性能及效率稍低的缺点可完全消除,对增程方式更无影响,国内最新材料工艺开发的异步电机40KW不到便携保温瓶大小,成本低、可靠性远高于同步电机、系统体积小于同步电机(另无需液冷)可增加电池安装空间、可终身维保,前电机全域行驶、后电机用于加速阶段及前电机换挡时的动力维持、如果后电机控制器前移或缩小点油箱即可换成铁电池。
再谈增程器,用0.66升双缸自吸发动机配30KW电机、体积小、重量轻、成本低、噪音震动小、可停车时发电、配合三挡变速器相当于50KW的电机效能,馈电时绝大多数场景都可正常使用(包括起步爬坡加速高速巡航)只是加速超车性能差些、不能超车时也可选择避让方式操作、由于人的预见性增程车馈电几率很小远好于纯电动车,小容量钛酸电池或镍氢电池只用于发电机刚启动未到最大输出量时的过渡、平时满电保存不工作。
再谈电机功率配置的理由,以奇瑞QE为例1吨自重只配30KW电机、每月数千的销量无一用户投诉其动力性能、本方案160KW总功率是其5倍更有变速器这个性能倍增器,理想、蔚来、特斯拉用双电机并不是为了四驱功能、主要是因为车型较大且最高车速较大、无变速器只能以双电机来模拟单电机配两挡变速器的工作模式、一是为提高全域效率二是为防高速时热失控自燃、双电机同时工作的时间最多只能维持几分钟且工作效率很低,本方案即使去掉后电机只保留120KW前电机配三挡变速器其动力性能也优于配240KW电机的理想电动车、配后电机主要为了前电机换挡时维持动力以提高行驶的平顺性。
再谈电动车变速器设计难点,燃油车变速器大多有离合器、离合器有3个缺点、一是有效率损耗二是占用空间三是尺寸与承载的扭矩成正比,乘用车机舱空间有限而电动机瞬间扭矩要远大于同功率的燃油车、离合器很容易烧毁,燃油车变速器换挡时大多通过同步器被动调节待啮合齿轮与花键轴的转速、由于电动机的转速远大于燃油发动机且无需多挡位、同步器无法满足电动机变速器换挡要求、必须通过主动同步系统实现,纯电动商用车许多使用自动变速器、由于主动同步系统的可靠性无法满足激烈驾驶的需求所以无法给乘用车使用,现阶段尚无一款自动变速器能提供给纯电动乘用车使用。
电动车手动变速器的要求:首先不应有离合器,其二待啮合齿轮相对花键轴必须要有高效快速的自适应随动同步能力及纠错能力,其三必须要有多重完备的保护措施、即在有元器件失效时或用户在任何有意识或无意识破坏性操作下都能保护传动系统做到万无一失、这也是电动车手动变速器的核心技术。
再谈三挡手动变速器的设计方案:其一简单,除了无离合器、传动和操纵系统结构应与燃油手动变速器完全相同(可靠、成本最低),其二控制逻辑必须严谨,一个高低挡之间基本控制单元的同步控制系统是最严谨的、当挂挡手柄从低挡离开时同步控制系统只能调节高挡位的待啮合齿轮的转速与花键轴同步、当挂挡手柄手柄从高挡离开时同步控制系统只能调节低挡位的待啮合齿轮转速与花键轴同步,三挡同步控制系统可通过一个塔式架构分解成1.2挡之间和2.3挡之间两个独立的高低挡之间基本控制单元,当挂挡手柄在1.2.3挡之间任意切换时三挡同步控制系统轮换调用一个基本控制单元使复杂逻辑简单化。
再谈三挡手动变速器的控制方式:换挡时先踩下离合器(离合器踏板仅仅起到断开加速踏板霍尔器件输出信号的作用),通过一仿真电路使加速踏板未回位时踩下离合器踏板加速踏板的霍尔传感器输出电路电压由大到小线性下降到零,当挂挡手柄从1挡位离开时驱动电机立即由驱动模式切换为调速模式使2挡位待啮合齿轮降速与花键轴同步、当首次同步完成后调速模式立即变为待啮合齿轮转速紧跟花键轴转速的随动模式使挂挡手柄能顺利挂入2挡、换挡结束后离合器踏板回位、驱动电机立即由调速模式切换为驱动模式、电机电路接通、同时加速踏板位置的霍尔传感器输出电路电压由零到大线性复原,当挂挡手柄从2挡位离开时、同步控制系统将面临运行1.2挡还是2.3挡这两个基本控制单元的选择、系统可设定优先调用2.3挡这个基本控制单元、则挂挡手柄从2挡位离开时同步控制系统优先3挡位待啮合齿轮转速与花键轴同步使挂挡手柄能顺利挂入3挡、如果用户是想从2挡挂到1挡、1挡到空挡之间有一个切换开关、当挂挡手柄运行到这个开关时同步控制系统切断2.3挡这个基本控制单元调用1.2挡这个基本控制单元、使1挡位待啮合齿轮转速与花键轴同步使挂挡手柄能顺利挂入1挡,当挂挡手柄从3挡位离开时系统可设定优先调用2.3挡这个基本控制单元则挂挡手柄可顺利挂入2挡、如果用户是想从3挡越级降到1挡、当挂挡手柄运行到1挡到空挡之间的这个切换开关时同步控制系统切断2.3挡这个基本控制单元调用1.2挡这个基本控制单元、使1挡位待啮合齿轮转速与花键轴同步使挂挡手柄能顺利挂入1挡,当挂挡手柄在1.2.3挡之间任意切换时同步控制系统自动做出正确的选择。
下面简述部分保护装置的原理:换挡时挂挡手柄在离开前一个挡位后所有的挡位都被锁定只有在待离合齿轮与花键轴同步时挡位锁才可打开,如果挂挡时待啮合齿轮与花键轴不同步则挂挡手柄挂不进挡位、只有待啮合齿轮与花键轴的速差在一个合理的范围挂挡手柄才能挂进挡位,由于此方案中待啮合齿轮跟随花键轴连续调同步、只要错误的操作一旦结束同步控制系统会自动调节待啮合齿轮与花键轴的同步、挂挡手柄可随时挂进挡位,此挡位锁由两段组成、可以在极小的空间安装、反应迅速且非常坚固,另外系统中还有一个同步控制系统锁定电路,设定两个临界速度、当挂挡手柄从3挡挂向抵挡时高于第一个临界速度时同步控制系统全部断开、高于第二个临界速度时1、2挡之间的同步控制系统断开,使驱动电机只有在中低转速下才能实现换挡,同时实现换挡时只能逐级升挡但是可以越级降挡。
使用此套方案后理想电动车电池成本可省近万元(三元锂电每度比铁锂电池贵200到250元左右)同时电池寿命可大幅增加安全性大幅提升(大多数时间处于低放电工况)、电机及电控成本可省一万多元、增程器系统成本可省几千元同时维护成本和维护率大幅减小、三挡手动变速器成本比固定齿比减速器增加一千元,爬坡能力可增加50%、纯电续航里程可增加15%到20%、加速能力大幅提升、最大车速可超180。


很抱歉,该主帖尚未满足精华帖15张图片要求,不能予以精华,更多精华标准点击此处查看
修改主帖
内容系网友发布,涉及安全和抄袭问题属于网友个人行为,不代表汽车之家观点,可联系客服删除。
举报
IP
回复
共3页
1 2 3
20条/页 前往

更多> 精选帖子

更多> 精选视频

扫码下载
汽车之家APP

随时获取
最新汽车资讯