跑車因為多采用中置后驅(qū)、后置后驅(qū)設定,斯拉機艙能設計成儲物艙。前電動憑借著個性突出,艙啥車愛屋及烏等原因,也沒大家逐漸形成了這是中國很酷、很高級的滿滿認知。
就這來說,何特純電動汽車是斯拉很有賣點的。因為沒了發(fā)動機和變速箱這兩個大塊頭,前電動實現(xiàn)類似布置要方便得多。艙啥車像特斯拉Model S,也沒就在機艙內(nèi)布置了一個約90L的中國儲物艙,可是滿滿賺了不少人氣。
可如果以為純電動汽車都是如此,那就會大失所望。事實上市面上大部分純電動汽車,機艙都被塞得滿滿當當,根本騰不出一個儲物艙。這就讓人很好奇了,這是為什么呢?難不成又被特斯拉搶在了前頭?
被塞滿的機艙里,都有些啥?
造汽車就好比造房子,機艙看起來雜亂,其實有布置邏輯在里面,而且塞進去的都是必不可少的東西,所以我們有必要先介紹下機艙關鍵設備和基本布置邏輯。
1、機艙關鍵設備
聊到新能源汽車,肯定少不了三電系統(tǒng)。
所謂的三電,指的是電池、電驅(qū)和電控。純電動汽車因為電池能量密度很掙扎,想要突破行業(yè)300km續(xù)航里程基本水準,就必須堆電池。
像Model S就有7104節(jié)18650型電池(85kWh版),18mm直徑,65mm長度的圓柱形電池可是得占不少位置,所以機艙肯定是不夠用的。現(xiàn)在最流行的做法是放在地板上,像特斯拉、蔚來以及大眾MEB平臺等,都是如此。
不過發(fā)動機艙內(nèi)還是需要塞入傳統(tǒng)的蓄電池。這種低壓電源在純電動汽車或是燃油車上,作用基本一致,比如車輛啟動,給顯示儀表等電器單元供電等。像比亞迪e5、小鵬G3,就在前艙掛了一個12V蓄電池。
圖注:比亞迪e5
圖注:小鵬G3
電池說完再就是電驅(qū)了,雖然電動汽車不用塞入發(fā)動機,但是需要電機來驅(qū)動行駛。它橫置于汽車前機艙,被固定在車身電機固定座上,這就占據(jù)了很大一部分位置。
所謂的電控系統(tǒng),籠統(tǒng)說,是電池和電機之間的管理者,故由電池管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)構成,管理電池組和控制電池的能量的輸出以及調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速等等。
正因此,像電機控制器、OBC(車載充電機)和DC-DC(直流-直流變換器)部件也多布置在前艙。為保護內(nèi)部電子元器件和實現(xiàn)電磁屏蔽,又會被包覆金屬外殼。
圖注:DC-DC的拆解圖
除此外,純電動汽車還需要配置有空調(diào)系統(tǒng)、電池加熱系統(tǒng)。熱泵是一種將低溫熱源的熱能轉(zhuǎn)移到高溫熱源的裝置,比如大眾e-Golf高爾夫純電動版就是匹配的這種裝置,尺寸也都不小了。
2、機艙布局基本思路
大致了解了機艙中重要的一些部件,再就是看它們怎么找到適合自己的位置了。電動車前機艙布置一般分為上下兩層,上層布置整車控制器、電機控制器、高壓電器盒、DC-DC等部件,為的是方便維修;同理,下層常布置減速器、電機、真空灌、電動制動真空泵、水泵、電動空調(diào)壓縮機等部件。
雖然發(fā)動機艙內(nèi)部減少了很多的部件,但因為以上提到的部件還是會占用很大一部分機艙空間,很難再擠出一個儲物艙。
特斯拉是怎么擠出空間的?
最有意思的是,特斯拉即便是雙電機四驅(qū)版本,也依然能擠出空間,雖然四驅(qū)版本的空間是要小一些啦。
究竟為何能實現(xiàn)這種布置,一個是電機布置的方式。可以看到,特斯拉的前電機基本位于前軸以后(紅色部分是前后電機),這個大塊頭為前艙騰出了不少位置。
下圖是特斯拉Model 3 的電機布置圖,思路也同樣如此。
特斯拉這么設計,除了騰空間,還與他們定位豪華,必須把運動性做起來有關。把前電機盡量布置在前軸以后,軸荷分配合理,可提高車輛的操縱穩(wěn)定性。
不過雖然電機后移擠出了頭部空間,但因為車高方向還是無法避免占據(jù)空間,所以特斯拉四驅(qū)版本和兩驅(qū)版本還是存在儲物空間差距。
那對比其他車型如何呢?我們可以看看機艙沒有儲物空間的蔚來ES6是如何布置。結論是,它的電機除了個頭更大,還有設計居前的特點,可以說把向前和向上的空間都給封死了。
為什么會采用這種布置,原因和蔚來比較注重車內(nèi)空間有關,女王副駕會很吃空間,所以需要把防火墻往前移,盡量偷一些空間。
除此外,特斯拉還將電機+減速器+電機控制器集成在一起,進一步節(jié)省了大量前艙內(nèi)空間。他們還在結構設計上動了不少心思,控制器內(nèi)部的三個單相驅(qū)動模塊是互成 120°環(huán)接而成,筒形設計的占用空間更小,集成度更高。
下圖是市面上常見的幾種電機、控制器、減速器布局方式,也很能說明問題。
圖注:分體式結構很吃空間
特斯拉引領的另一個潮流是將高壓電器件與動力電池集成,比如Model 3,它將一些高壓零部件從機艙中移出,集成到電池包后部上方。這種集成化思路充分利用了后排座椅下部空間,為機艙騰出了地方。
圖注:這種做法可謂一箭雙雕,因為將高壓零部件放在這里,車子遇到碰撞或刮底,這里都不會首當其沖
當然了,也不是說只有特斯拉有拉風的前儲物艙,最近很火的小鵬P7也有一個能塞入兩個書包的前儲物艙。
小鵬P7的底盤布置思路和特斯拉有類似之處。
又或者威馬EX5,機艙儲物空間也達到了60L。
圖注:威馬EX5采用了前置單電機布置
威馬的開發(fā)思路就是集成化,威馬在博格華納成熟電驅(qū)動產(chǎn)品EDM集成電橋的基礎上進行二次開發(fā),將PCU動力控制單元、車載充電機、電動壓縮機、高壓電加熱器、電動真空泵等核心部件均集成于動力總成之上,空間利用率更高。
為什么大家沒跟風?
大家不要被以上車型所迷惑,事實上市面流通的絕大部分純電動車,前艙都沒設計儲物艙。
為什么大家沒有跟風,原因可以總結為以下幾點:
1、沒能實現(xiàn)集成化
以上介紹中「集成化」反復出現(xiàn)在大家視線中,這顯然是核心原因了。三合一產(chǎn)品有兩種,電機、減速器、電機控制器作為一體設計,稱為三合一動力總成,DC/DC、OBC和高壓配電集成,稱為三合一充配電總成。
傳統(tǒng)思維中,這些都是分開設計的,好處是設計壓力不用集中在一家零部件廠商,主機廠根據(jù)整車的動力需求再進行選配。
圖注:不過集成化的優(yōu)勢是更高工作效率、更小的空間和輕量化,現(xiàn)在廠家越來越重視這種設計,廠家做技術轉(zhuǎn)型需要一個時間過程。
2、設計對車身結構有影響
現(xiàn)在依然有很多純電車型是基于燃油車平臺衍生而來,車身結構很難有很大改變。比如上文提到的e-golf設計,前艙車身結構幾乎是沒有發(fā)生改變的。
而一些純電平臺開發(fā)出來的車型就沒有這些束縛,前艙額結構發(fā)生了很大變化。比如特斯拉為了布置電機驅(qū)動軸,在前縱梁上開了豁口。
圖注:但縱梁開孔后容易發(fā)生局部應力集中,又必須在開孔周圍補強處理。所以不是簡單地“開個口”這么簡單。
3、長車頭設計
為了提升空氣動力學和增加碰撞吸能空間,特斯拉的車頭很長,這也一定程度上幫助提升了機艙空間。這種做法和上一個意思類似,都會影響前艙乃至整個車身結構,增加的重量又不利于續(xù)航里程,很多廠家對這種設計比較犯怵。
4、需要增加護板
雖然一塊護板的成本不高,但連發(fā)動機艙護板都未能普及的情況下,想要廠家給我們規(guī)整一個小巧精致的前儲物艙,多少有點難度。
5、整車布置的權衡
比如蔚來,它的女皇座駕需要吃腿部空間,需要把防火墻前移,所以前艙留下來的位置也就不多了。
小結
為什么純電動前儲物艙不多見,只能說有它是錦上添花,無它也無礙。在與續(xù)航里程和電池安全較勁的年代,消費者的關注點暫時還未集中在這里。
不過從一個小細節(jié)往深了挖,是很有趣的方法。我們可以看到它背后隱藏了很多技術原因,有無奈懊惱和利益權衡在里面,這也是造汽車為什么不簡單的原因。相信隨著集成化越來越受重視,未來機艙里塞入一個行李廂也就不是新鮮事了。
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出处:头条号 @雅斯頓