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技术流解读:大众ID.3动力系统相比国内电动车到底强在哪里?

2019年12月18日 21:02:01
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来源:AutoLab

文/张一

大众ID.3首发已经有一段时间,这款两厢A级车虽然暂时只在欧洲市场接受预定,但引入国内只是时间问题。作为基于大众MEB平台打造的首款纯电产品,ID 3上可以看到很多大众对于电动新时代的一些想法。

广州车展的时候坐进大众ID.3车内感受了一会,印象挺深。比如非常节俭成本但功能性很强的内饰设计,AR增强抬头显示的功能,同时后轴布置的驱动系统,扁平化的电池组设计也带来了不错的内部空间。

大众ID.3目前提供三种不同的续航版本,基础版(WLTP)电池续航里程330公里,Plus版本(WLTP)电池续航里程420公里,MAX版本(WLTP)电池续航里程550公里,三种不同的续航里程分别基于不同的电池容量而来,从基础版车型到MAX版本,电池容量依次为45kWh、58 kWh、77kWh。在电池系统技术上,大众ID.3相对于国内电动车有三大亮点。

亮点1:11kW高功率家用充电机

大众

ID.3(参数|图片)车型专门推出一套家用壁挂式充电机。这个充电机最大功率约为11kW,6个小时左右即可将搭载58kWh电池组容量ID.3充满电——这使得“睡觉充电”真的成为可能。国内一般家用交流充电机使用的是220V电压,最大充电功率约为7kW,ID.3这个壁挂式充电机的充电速度要比国内加用充电机多得多。

而且这个壁挂式充电机还可以通过wifi接入家庭网络里,提供一些智能服务,比如可以通过手机对这款壁挂式充电机进行远程管理,顶配版本甚至搭载集成式电表,直接可显示电费账单。不过目前不太清楚ID.3进入国内之后,随车是否配送11kW充电机,毕竟7kW是目前中国家用充电机的法规上限。

亮点2:乐高型电池模块设计

第二个亮点是大众ID.3的电池组采用了真正的模块化设计。目前的电动车中只是动力电池被视为一个单独模块。同一款电动车不同续航版本,各自配套一款电池包,相互不能通用的情况在电动车行业中很常见——这主要是由封装技术和BMS电池管理系统决定的,毕竟不一样的电池包,电池并联电压也会不同。

例如特斯拉

Model 3(参数|图片)的电池包就有4个电池模块,未来电池衰减到一定程度之后,单个电池模块都可进行更换,而单个模块更换的价格大概在人民币3万-4万元之间。

不过大众ID.3的电池组设计更灵活,因为ID.3最多可拥有12个电池组模块。根据大众最新披露的信息,诞生于MEB平台的ID.3最长续航版本中所采用的方案,就是由12个单独的电池模块组成的最大77kWh的电池包,最终实现550公里的WLTP续航。

这种设计最大的好处在于,会使得纯电动车续航里程的解决方案更灵活。比如,ID.3顶配版车型拥有12个电池模块,但是中配版本车型只需要有9个电池模块来实现420公里的WLTP续航,至于更低配330公里的基础版本,那就再减少两个电池模块来实现,而这个过程并不需要通过对整个电池包进行大的布局调整——就像乐高积木,从低续航力到高续航力往上加就可以了。

而且,如果有朝一日车主需要对续航力进行调整——例如希望增加续航力,或者觉得自己的生活场景不需要高续航力,不需要背着沉重的电池包跑短途上下班,也很容易通过增减电池模块进行调整升级。

注:如图,大众ID.3 中配版本,铝制外壳下的视图可以看到9个电池组模块,另外则通过配电盒和类似BMS装置填充了空余模块的位置。

再往深一点想,如果几年后大众的动力电池升级成固态电池,只要电池模块尺寸、模块封装和输出参数没有变化,也可以直接在老车上进行换装升级……以上这些,是市面上其它电动车难以做到的。

亮点3:动力电池可直接输出12V直流

而ID.3每一个单独的电池模块拥有约6.5kWh能量,由24个单独的锂离子电芯组成,最大工作电压可以达到408V,几乎是现在大众MQB平台油改电车型的两倍。电池组工作电压越高其实意味着电池能量损耗更小,且电机驱动效率会更高,不过从另一个方面看,这对BMS电池管理系统的考验也会更大。从这一点上看,ID.3的BMS技术或许相当先进。

但最值得注意的是ID.3还拥有一个直流转换器。其实很多网友在打开一些电动车前机舱的时候,都会想问一个问题,那就是电动车既然有这么大电池了,为啥还要配普通的铅酸蓄电池?原因是动力电池系统是高压直流系统,而车上很多电气系统例如多媒体终端、空调、车灯依然是12V低压系统,没有办法直接从动力电池直接获取电力,铅酸蓄电池起到的是一个中继供电作用。

而拥有这个直流转换器,ID.3的动力电池可直接为低压电气系统提供12V直流电——这将是未来电动车技术的一个细节趋势。

亮点4:交流驱动电机

由于电池输出直流电,所以电动车普遍采用直流电机,如此省去了交直流转换控制的麻烦,此外直流电机还有节能的优点——这也是常规电动车的做法。

但ID.3配备的却是交流电机,电池输出的直流电,会通过一套电力电子控制系统转换为交流电驱动电机。这么做有什么好处呢?

对于传统电动车的动力系统而言,其成本组成除了电池占大头之外,接下来就是电动机了。考虑到设计布置因素,车用电动机需要在保证功率输出的前提下,体积还不能大,所以其成本居高不下。相对于直流电机,交流电机结构简单,维护容易,制造成本很低;此外交流电机对环境要求不高,对高转速、高电压和大电流条件的适应性更好,功率覆盖范围很大,很容易达到“小体积大功率”的目的。

再有就是由于矢量变频技术的发展,目前的技术已经可以让交流电机“模拟”成直流电机,在节能表现上和直流电机已经很接近了……所以如果换交流电机,可以为大众省下不少钱,成本控制是大众需要重点考虑的事情,毕竟ID.3的定位是电动车中的

高尔夫(参数|图片)。

更重要的是,电机不存在电动机和发电机之间的严格区分,其工作状态是可逆的,但交流电机在能量回收效率相比直流电机有天然优势。这就使得交流电机本身就是能量回收的最佳解决方案——从这一点上看,ID.3上采用的交流电机或许也将成为未来电动车的技术趋势之一。

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