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: |' \+ a7 Z! o: K* p2 d7 D 近日,在上海的夏季高温下我再次试驾了上汽大众ID.4 X,体验与认知又深了一层。车牌尾号很有缘分,「1985」恰好是我的出生年。
8 ^+ f$ M5 l) ]" j2 Z2 `8 O 今年春节,我在海南租了一辆ID.4 X,3天的深度自驾,里程长达600公里在此之前,还曾参观过位于上海安亭的大众MEB工厂,并在技术公开日上了解MEB平台内部结构大胆地说,我对ID.4 X这款车的了解是很深入的。
/ m) L% I2 C8 U+ Z 今天我带大家深入解析一下ID.4 X的三电系统一、ID.4 X的三电系统众所周知,三电系统主要分为电池、电机、电控三部分1.电池 —— 模组时代的巅峰今年春节在海南租ID.4 X的长途自驾,涵盖高速长途、城市拥堵等多种路况,。 / ~2 N# ]2 A' X- [. O- a
这是检验电池续航能力的最佳场景。路线如下:从海口途经文昌前往三亚,再从三亚开回海口;去程小雨,归程晴天。续航情况如下:  9 T3 B6 Y8 h) }0 E7 O: X+ v* I
左上、左下:三亚市区及高速路长距离拥堵 中下:文昌老城寻找小店 右:文昌老城内路边停车从三亚到海口的回程数据记录比较详细:两人+行李约160公斤,晴天,最大车速110,前半段开启空调设置为22℃行驶280公里,消耗66%的电量,也就是表显消耗555公里*66%=366公里,。 $ q' h- Y- H5 ?( T. E3 I. j7 \
298公里/366公里 = 续航达成率 76.5%虽然我一再强调自己的驾驶习惯是「续航杀-手」,ID.4 X能开出上面这样的成绩已经很不错了,但可能还是缺乏说服力为此,今年9月初我又驾驶ID.4 X开了一个长途,以偏温和的方式开到苏州太湖吃了一碗面。
6 i5 n7 ]2 t7 q3 k Q7 L: L$ J 行程路线:上海安亭 → 苏州太湖 → 苏州市区金鸡湖 → 上海安亭 → 上海嘉定。 ; P! m l3 P& a% r" H* T
篇幅受限,每段行程的细节不再一一赘述,均总结到下方的表格中可以看到,四段行程的CLTC续航达成率在90%-130%之间即便考虑到太湖边停车拍摄(空调开启)、苏州市区车内等待(空调开启)额外消耗的能量,全程消耗38%电量实际行驶224公里,总行程的CLTC续航达成率高达97.11% —— 这就是「续航杀-手」克制内心冲动之后的驾驶成绩。 . e1 E' p. J$ J$ D! p7 Z# ~
在我亲自测过的电车中,ID.4 X的续航达成率位于上游水平,这就要归功于MEB(Modular Electrification Toolkit)平台的高性能电池包。 * b; V: z+ H* F
大众MEB平台a)能量密度:高性能说到电池包,最为关键的性能指标当属能量密度ID.4 X电池包能量密度高达175Wh/kg,在量产车中属于第一梯队水平如果你不是专业人士,听到这个数字可能没啥感觉175Wh/kg究竟怎么样呢?可以从横纵两个角度来看 T) O% L2 H1 f* z( w: n
横向来看,大众MEB平台于2015年规划启动、2020年量产交付,同期的主流电动车能量密度在140-180Wh/kg之间例如Model 3长续版为168Wh/kg、极氪001长续版为176Wh/kg、小鹏P7超长续航版为170Wh/kg、蔚来75度电池包为142Wh/kg;采用了CTP下一代技术的比亚迪汉为150Wh/kg、蔚来100度电池包为186Wh/kg。 1 B9 | ]* r6 Z) d1 u2 n7 D
在上述新势力车型中,出身传统车企的ID.4 X毫不逊色对于安全至上的传统车企来说,做到这一点相当不容易行业目前还处于模组电池的CTM(Cell to Module)时代,正在逐步走入无模组电池的CTP(Cell to Pack)和底盘电池一体化的CTC(Cell to Chassis)时代。
|9 W: B: ?) n& @ [1]。纵向来看,从CTM到CTP、CTC,跨越时代的技术将使能量密度大为提升,但这一过程并没有那么容易。
1 l, a( K; Y- }! R- d 从CTM到CTP、CTC,图片来源[1]也就是说,未来若干年的主流电动车型,依然以模组电池的CTM技术为主在CTM模组时代设计电池包时,权衡性能与安全因素之后的合理能量密度就是在140-180Wh/kg之间,再高也高不哪去了。 5 s9 W% d. T! u/ X7 D9 Q
从这个角度来讲,ID.4 X的175Wh/kg性能可以说是模组电池时代的巅峰b) CTM模组电池的可拓展性更不用说,的模组电池设计还具备拓展性强的特点,通过灵活配置电池容量可以适应不同车型的全球市场需求。
+ ]. a" O: t1 f 以ID.4 X为例,在国内市场推出了8模组CLTC续航425公里与12模组CLTC续航607公里两个版本,此外还有一个9模组版本暂未推出。
4 A1 V$ u% H W% J: P: f w' C$ { MEB平台的电池包通常以类似「滑板底盘」的封装形态展示出来去年的技术开放日,我拍下了模组内部的照片,可以看到设计与制造都相当规整,这与MEB电池包生产高达80%的高自动化率有密切关系在看不见的地方,水冷板与壳体之间采用了高速射钉铆接工艺、上下壳体之间采用了旋转攻丝铆接工艺,这有利于自动化生产,从而有利于提升制造质量。 0 D0 p/ r# C8 U, M; G$ s2 {
MEB平台电池包内部、模组内部及相关工艺c)安全性:前瞻设计与高标准电池的高性能,自然而然引发另一个话题:性能是高了,牺牲安全性了吗?电动汽车的电池安全性需要从电芯、电池包、系统3个层面来保证[2]这是一项系统工程,也是一个复杂的话题,限于篇幅,在此只谈给我印象最深刻的两个点。
1 q$ s8 X! |) k& |: Z: y- r/ X 一是率先通过了C-NCAP2021新规中的柱碰试验侧面碰撞分为两种,一种叫做侧面移动可变形壁障碰撞(Mobile Deformable Barrier,简称MDB),另一种则是侧柱碰侧柱碰的刚体圆柱,能像一把尖刀一样侵入车体。 - c* ^$ u+ b5 `& B( G/ f
这对将电池布置在车身底部的电动车来说,无疑是巨大的体验正因为如此,最近一年的电动车C-NCAP测评中,很多都是选择了2018年旧规,而大众MEB平台的ID.4车型第一个通过了C-NCAP 2021年新规,获得了五星全优的亮相成绩。 3 ^5 B3 p+ x2 j
这个成绩毫不意外,因为同属全球MEB平台的ID.3与ID.4都在欧洲进行了Euro-NCAP试验(含侧柱碰试验),均取得了五星好成绩[3][4]。 ; ?4 u" Q3 |" v* X/ L9 F
二是高压安全方面率先实现了2毫秒级高压切断机关。
4 p" f0 a6 k S% V* N7 R( P 在传统的控制架构中,碰撞后切断高压开关的控制流程比较长,需要经历气囊ECU→VCU→BMS→继电器控制等步骤[5],按50ms的通讯周期来计划,大概需要100-300ms的时间在之前的文章中我曾提到[6] 0 }! r" Q% R; H* `; G+ N- E$ a
,蔚来ES8可能采用了与论文[7]相似的思路,将切断时间缩短至15msID.4 X则更进一步,将高压切断时间缩短至2ms级,这反映了MEB平台设计上的前瞻性至于电池包安全的其它方面,虽然无法一一列出详述,但可以看一眼大众MEB的安全标准来感受一下全貌。 ' u, w3 _) \6 k. @% A* W* E8 i- }) v
可以看到,无论是在测试项目数量上,还是每一项的指标要求上,ID.4 X执行的企标都远远高于国标其实这也是大众造车一贯以来的习惯,从燃油车延伸到电动车
" c/ y% v: m1 _- k: I! G 2. 电机 —— 德系调校的后驱大众我这次试驾ID.4 X极智长续航版本是后驱车型,驱动系统由后轴上的150kW永磁同步电机、逆变器和平行轴减速器构成,也就是三合一高集成度驱动系统。 % i$ I/ ^. y8 R
交流电机的定子磁场,都是由通入绕组线圈的交变电流产生的 —— 这就意味着单位空间内的导线越多、承载交变电流能力越强,则产生的定子磁场越强ID.4 X的后驱永磁同步电机采用了发卡式(Hair-Pin)绕组方式,需要更加先进的绕组工艺,好处是使得导线更密集,从而提高槽满率。 : Z6 A; }5 q: x# H/ S! g
左:后驱永磁电机的发卡式绕组技术 右:平行轴减速器(由张抗抗摄于上海 2021.7)由于永磁同步电机与感应异步电机在平均效率、功率密度、高速性能、空转损耗等方面的差异,合理的双电机四驱配置应为永磁同步+感应异步的组合 $ B7 N8 }3 j5 Y5 j; l
[8]例如,特斯拉、蔚来的四驱车型早期采用双感应异步组合,后来大多切换成了永磁同步+感应异步的组合,但二者在永磁同步电机(主电机)前驱还是后驱的问题上,仍有不同意见ID.4 X的四驱版采用了前感应异步 + 后永磁同步电机的组合,大部分工况下也是由后驱永磁同步电机出力。 . J" v7 w/ h. a5 R5 M' [
我认为,相对于前驱永磁这是更为合理的一种配置,毕竟后驱的操控性更好一些 ) R& n+ ^ G5 {( E3 o8 }
MEB平台的前异步电机+后永磁同步电机 (由张抗抗摄于上海 2021.7)于是,ID.4 X就成了大众车型谱系中少见的后驱车型,再配上德系调校的前麦弗逊后五连杆悬架[9],这就为驾驶性能奠定了坚实的硬件基础 % |3 g# k( D% u" Z5 f8 A/ s
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上汽大众ID.4 X前麦弗逊后五连杆的悬架 图片来源[9]这是我第3次试驾ID.4 X说实话,前两次试驾体验并不是很满意,这次试驾才发现是设置问题ID.4 X的驾驶模式分为经济、舒适、运动三种(也可分别自定义转向、电门踏板等特性),制动回收强度分为D(低回收)与B(高回收)两档,在驾驶过程中就可以通过按键与怀挡来调节。
8 G: D5 d! T3 n2 ]/ {# C4 g# C 作为资深电车车主,前两次试驾我想都没想就设置了运动模式+B档高回收这次深度试驾之后,我才发现经济模式+D档低回收更能发挥ID.4 X的全部驾驶体验 —— 起步平顺、动力响应敏捷、底盘扎实,驾驶信心充足如果你要去试驾ID.4 X,推荐体验一下经济模式+D档低回收。
; x8 F# t- g. I( {7 t4 u) E 当然,每个人的偏好不同,我喜欢的模式未必适合你 2 u8 ]% W8 Q9 ^/ C4 V1 N4 W
试驾上汽大众ID.4 X3. 电控 —— 细节之处见真章在电动汽车行业,电机、电池的宣传很多,电控的宣传很少见,其中一个原因就是电控往往是细节之处见真章,只能体验得到,难以定量表达出来试驾ID.4 X当天恰逢上海高温天气,如下图表显温度高达42.5℃,因此出发之前我有两个担心:一是空调效果怎么样,顶个大天窗会不会热坏? 二是三电系统高温下能正常工作吗?。 + n( q' r. s4 h, \
试驾当天,表显温度高达42.5℃出发时,坐在副驾的摄影师感叹一句:这空调真凉快,比刚才那辆车好!我也有同感,车内温度凉下去很快,同时也没感受到冷风逼人的不适感这要归功于ID.4 X空调系统的电控策略设计 —— 以仪表台下的专门控制器ECU J1979来控制整套系统,通过截止阀与膨胀阀的控制来实现复杂的工作逻辑。
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空调系统控制器ECU J1979和温度传感器的位置 图片来源[10]
) \8 p5 D9 ^4 k; ~* \. ?4 f7 I ID.4 X空调系统的工作模式与控制策略 图片来源[10]著名三电专家朱玉龙感叹:德国工程师就是喜欢把心思花在消费者难以感知的地方[11]从这次试验经历来看,这些先进电控设计并不是感知不到,其实是能给用户带来实际利益的,只不过确实难以宣传(难以定量描述)、也难以在4s店试驾中体会到(试驾时天气不一定热)。
% O% L' E/ M7 m/ f# @2 T 考察电控水平的另一个重要角度就是高低温充电性能在懂车帝的40℃夏测与-20℃冬测试验中,ID.4 X的快充功能可以正常工作,特别是在夏测中可以在0-80%SOC的区间中保持80kW左右的大功率充电,表现比较突出[11]。 : L9 x( ?. j) g# ~
这也体现了ID.4 X在热管理方面的电控水平
8 V Y+ Y) [0 G9 O( q3 g1 T 上汽大众ID.4 X在高低温使用环境中的充电曲线 图片来源[11]电动车没有发动机余热,需要独立的制暖器件早期主要以传统的PTC加热为主,后来逐步用上效率更高的热泵空调可以看到,大众MEB平台比新势力更早应用热泵空调系统。
! t5 _$ @# {' Y3 W+ S 大众MEB平台应用热泵空调比较早 图片来源[12]一般来说,应用热泵空调后就不再加装PTC,毕竟这是一种替代关系ID.4 X比较特别的一点就是,它在应用热泵空调同时,同时也加装了PTC加热,这样在冬季使用时启动温升更快、加热能力更高。
1 G, s7 q( H' h, W& O( ?( ]- Y% ~ 这也反映了德国工程师独特的设计逻辑,其实都是为了把电控水平做到位,保障用户的座舱感受。
4 O7 c8 b+ g4 M( t/ ^5 I ID.4 X既有热泵空调,也有PTC加热 图片来源[11]电控是一个涵盖范围很广的概念,前文的电池、电机章节其实也暗含了电控技术(例如BMS、电机控制器)本节主要从热管理角度来介绍,这并非ID.4 X电控技术的全部,只是为了说明它在电控技术方面的特点:细节之处见真章。
: {: Q0 R9 `9 q2 ? v 4. 三电高集成度 —— 带来额外好处从整体上来看,ID.4 X三电系统的集成度相当高,比如前文提到的高能量密度电池包、三合一电驱系统,都是高集成度的一种体现三电系统的高集成度,可以带来额外好处,最重要的一点就是实现「开起来像小车,坐在里面空间大」的感觉。
- r1 r+ v4 O' r+ N: Q, C4 P 换句话说就是「A级车的尺寸,B级车的空间」
5 }; b6 X$ l: ?7 a+ V7 V& B 更大轴距的MEB平台:A级车的尺寸、B级车的空间这次试驾时,座舱内的空间感很强,后排与后备箱空间也很大,非常适合家用,说是B级车的空间所言非虚空间大、车身小的优势在转向时体现得淋漓尽致,只需要一个半车道就可以完成180度调头。 8 M) e' C( @6 k) E
同时,车身尺寸小停车也很方便 / H6 p# W( r1 a1 r9 g: B
ID.4 X的增强虚拟现实抬头显示功能AR-HUD也非常好用大家一般都是从科技角度来看待此功能,实际上它与三电系统高集成度密切相关 —— AR-HUD的体积很大,如果不是三电系统高集成度,前机舱中很难布置得下。 9 \/ N9 c6 m, R9 E* k
反观一些30万以上的中高端电动车型连HUD都不配置,这就形成了鲜明的对比 K0 I6 a) U5 `7 a+ W
AR-HUD功能演示
. B, }. ^' ?/ w! c7 N 上汽大众ID.4 X的AR-HUD系统,比传统HUD体积大 (由张抗抗摄于上海 2021.7)二、总结基于上汽大众MEB平台的ID.4 X,电池性能与安全性达到了模组时代的巅峰,电驱动与德系调校的悬架造就了少有的后驱大众车型,电控技术展现了细节之处见真章的特点。 & |. t7 K( ]( k: s' T
有人说,ID.4 X是被低估的纯电动车。我认为,从三电系统角度来看,的确如此。
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