要問當今汽車發展的大趨勢是什麼?是個人都能回答出來電氣化和智能化。
但再深入問下去,汽車電氣化的內涵到底有多少,我相信絕大部分人只會回答出從燃油車到電動車這樣的答案。
但其實汽車的電氣化,不僅僅侷限於動力系統,以及我們經常接觸到的車載電器。
汽車上的很多零部件,在電氣化後其性能都有了不錯的提升。就算是使用內燃機的汽車,都會因為電動化而獲益良多。
所以“電”,如何讓汽車更加高效、性能更好呢?我這裏舉幾個例子。
李斌説:“我想不明白為什麼現在還有人買燃油車。”
但我想説,油和電並不是對立的。憑藉着高效的補能,燃油發動機依然有着旺盛的生命力,尤其是經過電氣化的武裝後,燃油發動機的熱效率不斷突破新的台階。
首先是動力輸出的電氣化,也就是各種各樣的混合動力系統了。其實混合動力系統解決的問題,恰恰是發動機短板。
我們知道發動機有最大功率、最大扭矩和最高熱效率,但發動機在不同轉速和扭矩狀態下的輸出數據是不一樣的。在純燃油車中,發動機很難保持在最高熱效率區間內工作。
所以讓發動機保持在最高熱效區間工作,同時減少發動機在非驅動狀態下的工作,利用電機的能量回收功能提高能量的利用率,就能大幅降低油耗。這就是混合動力系統省油的原因。即使是48V輕混,也能做到一定的節油效果。
同時電機帶來的動力響應遠勝於發動機,因為空氣的流動和發動機做功需要時間,發動機的動力響應速度大概在500ms左右,而電機依靠更直接的動力輸出,可以做到100ms。
但是燃油動力系統的電動化遠不止於混合動力。發動機本身的電氣化也讓其保有旺盛的生命力。
發動機是一個非常複雜的精密儀器,除了主要負責做功的活塞連桿系統,還有配氣系統、潤滑系統等輔助組成部分。
提高發動機燃燒效率,精確的供油和配氣控制是非常重要的。這時候電機控制更快的響應速度,在高轉速的發動機中能帶來更加精確的控制。
像大家很熟悉的本田VTEC、豐田VVT-i,電控都是非常重要的組成部分。更不用説一小部分發動機直接捨棄凸輪軸,每個進排氣門都由伺服電機操作,響應速度更快,可變範圍更廣。
而像空調壓縮機等附件,在燃油車上需要通過發動機前端皮帶輪帶動工作,蓄電池中儲存的電能因為電壓不足無法使用,這會讓發動機的動力無法完全用於驅動,效率因此降低。
換裝更高電壓的電源,讓空調壓縮機不再依賴發動機帶動,直接使用電驅動,能顯著減少發動機的驅動功率損失。
比亞迪DM-i超級混動車型使用的1.5L驍雲發動機能做到43%的最高熱效率,虧電油耗低至3.8L/100km,發動機附件電氣化功不可沒。
驅動力從發動機輸出之後,如何分配到四個車輪上就成了下一個問題。要想做到“指哪打哪”,四個車輪動力輸出的精確分配就顯得更為重要了。
尤其現在自重大、重心高的SUV車型逐漸成為主流,這一問題急需解決。
利用電機更快的響應速度,動力傳遞到車輪上的響應也會更快。所以帶電機的四驅系統在當今時代層出不窮。豐田的E-Four、日產的e-POWER 4WD和比亞迪的DM-i AWD都是這其中的代表作。
相比普通燃油車的四驅系統,電四驅系統不僅擁有比機械剎車更精確的動力分配,還能在制動時回收能量,同時還可延後車輛在混動車和電動車中逐漸開始廣泛使用。
但是有個很有趣的現象,既然説電機響應速度快,電機多多益善才對。但是使用單軸雙電機的車型並沒有太多。
這是因為電機,尤其是永磁同步電機在高轉速時會出現弱磁現象,這種弱磁現象會導致電機控制難度增大,同時能耗變高。
相比之下使用單電機+電控動力分配系統後橋的四驅系統,無論是控制精確度還是響應速度都能兼顧,所以現在主流的電四驅系統還是後橋單電機+電控差速器為主。比如下面要介紹的三菱e-AWC系統。
這套搭載在新一代歐藍德PHEV上的電四驅系統使用了後橋電機+AYC主動式舵角控制。這套早在EVO時代就搭載的四驅系統,是一套多片式離合器+差速器的左右扭矩分配系統。
通過電磁控制,多片式離合器的接合和斷開速度相比液壓控制提升了不少,對於車輛轉向動作的響應更快,扭矩分配更能跟得上駕駛者的轉向,更能做到“指哪打哪”。
當然操控性不僅僅只有扭矩分配控制,懸掛系統也是重頭戲。自適應減震控制系統也是汽車整車電氣化的重要成果。
自適應減震控制大家都很熟悉了,不同的駕駛模式下,減震器有不同的阻尼,還能實時快速調整。但具體的原理是怎樣的呢?
減震器的阻尼可以通過調整筒內油液的流動速度來調整,電磁閥就是其中最重要的部件。
電磁閥快速響應,能迅速對路面不平做出反應。調整通過電磁閥的油液流動速度,從而達到快速調整減震器阻尼的效果。
所以這樣的自適應減震控制能在很短的時間內進行多次減震器阻尼變動,以優化行駛舒適性和操控性。
除了使用電磁閥,自適應減震器還有電磁結構的。電磁減震器將筒內油液更換為磁流體,磁流體通道外的線圈產生的磁場就能影響磁流體的流速,同樣也能做到非常快的響應速度。
其實電氣化的進程,早在汽車發展的早期就已經開始了。從最基礎的車燈,再到空調,到現在各種各樣的電動車,以及琳琅滿目的電氣化配置。無論是燃油車還是電動車,電都是汽車發展不可或缺的部分。
汽車電氣化的未來到底會如何?在智能化時代,和自動駕駛深度捆綁將會是一大趨勢。比如和自動駕駛聯動的自適應懸掛、線控轉向系統等等。
所以隨着科技的發展,汽車的電氣化和智能化也將持續深入。未來還會有更多的參與者加入到汽車電氣化和智能化的大浪潮中,讓汽車變的更高科技,同時更以人為本。