為什麼特斯拉的前艙空空如也,國產電動車卻塞滿裝置?

為什麼特斯拉的前艙空空如也,國產電動車卻塞滿裝置?
跑車因為多采用中置後驅、後置後驅設定,機艙能設計成儲物艙。憑藉著個性突出,愛屋及烏等原因,大家逐漸形成了這是很酷、很高階的認知。
就這來說,純電動汽車是很有賣點的。因為沒了發動機和變速箱這兩個大塊頭,實現類似佈置要方便得多。像特斯拉Model S,就在機艙內佈置了一個約90L的儲物艙,可是賺了不少人氣。
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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,這是為什麼呢?難不成又被特斯拉搶在了前頭?
被塞滿的機艙裡,都有些啥?
造汽車就好比造房子,機艙看起來雜亂,其實有佈置邏輯在裡面,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裝置和基本佈置邏輯。
1、機艙關鍵裝置
聊到新能源汽車,肯定少不了三電系統。
所謂的三電,指的是電池、電驅和電控。純電動汽車因為電池能量密度很掙扎,想要突破行業300km續航里程基本水準,就必須堆電池。
像Model S就有7104節18650型電池(85kWh版),18mm直徑,65mm長度的圓柱形電池可是得佔不少位置,所以機艙肯定是不夠用的。現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。
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不過發動機艙內還是需要塞入傳統的蓄電池。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。
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圖注:比亞迪e5
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圖注:小鵬G3
電池說完再就是電驅了,雖然電動汽車不用塞入發動機,但是需要電機來驅動行駛。它橫置於汽車前機艙,被固定在車身電機固定座上,這就佔據了很大一部分位置。
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所謂的電控系統,籠統說,是電池和電機之間的管理者,故由電池管理系統和控制系統構成,管理電池組和控制電池的能量的輸出以及調節電動機的轉速等等。
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)部件也多佈置在前艙。為保護內部電子元器件和實現電磁遮蔽,又會被包覆金屬外殼。
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圖注:DC-DC的拆解圖
除此外,純電動汽車還需要配置有空調系統、電池加熱系統。熱泵是一種將低溫熱源的熱能轉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。
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2、機艙佈局基本思路
大致瞭解了機艙中重要的一些部件,再就是看它們怎麼找到適合自己的位置了。電動車前機艙佈置一般分為上下兩層,上層佈置整車控制器、電機控制器、高壓電器盒、DC-DC等部件,為的是方便維修;同理,下層常佈置減速器、電機、真空灌、電動制動真空泵、水泵、電動空調壓縮機等部件。
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雖然發動機艙內部減少了很多的部件,但因為以上提到的部件還是會佔用很大一部分機艙空間,很難再擠出一個儲物艙。
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特斯拉是怎麼擠出空間的?
最有意思的是,特斯拉即便是雙電機四驅版本,也依然能擠出空間,雖然四驅版本的空間是要小一些啦。
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究竟為何能實現這種佈置,一個是電機佈置的方式。可以看到,特斯拉的前電機基本位於前軸以後(紅色部分是前後電機),這個大塊頭為前艙騰出了不少位置。
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下圖是特斯拉Model 3 的電機佈置圖,思路也同樣如此。
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特斯拉這麼設計,除了騰空間,還與他們定位豪華,必須把運動性做起來有關。把前電機儘量佈置在前軸以後,軸荷分配合理,可提高車輛的操縱穩定性。
不過雖然電機後移擠出了頭部空間,但因為車高方向還是無法避免佔據空間,所以特斯拉四驅版本和兩驅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是如何佈置。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。
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為什麼會採用這種佈置,原因和蔚來比較注重車內空間有關,女王副駕會很吃空間,所以需要把防火牆往前移,儘量偷一些空間。
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除此外,特斯拉還將電機+減速器+電機控制器整合在一起,進一步節省了大量前艙內空間。他們還在結構設計上動了不少心思,控制器內部的三個單相驅動模組是互成 120°環接而成,筒形設計的佔用空間更小,整合度更高。
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下圖是市面上常見的幾種電機、控制器、減速器佈局方式,也很能說明問題。
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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整合,比如Model 3,它將一些高壓零部件從機艙中移出,整合到電池包後部上方。這種整合化思路充分利用了後排座椅下部空間,為機艙騰出了地方。
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圖注:這種做法可謂一箭雙鵰,因為將高壓零部件放在這裡,車子遇到碰撞或刮底,這裡都不會首當其衝
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。
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小鵬P7的底盤佈置思路和特斯拉有類似之處。
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又或者威馬EX5,機艙儲物空間也達到了60L。
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圖注:威馬EX5採用了前置單電機佈置
威馬的開發思路就是整合化,威馬在博格華納成熟電驅動產品EDM整合電橋的基礎上進行二次開發,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於動力總成之上,空間利用率更高。
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為什麼大家沒跟風?
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。
為什麼大家沒有跟風,原因可以總結為以下幾點:
1、沒能實現整合化
以上介紹中「整合化」反覆出現在大家視線中,這顯然是核心原因了。三合一產品有兩種,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和高壓配電整合,稱為三合一充配電總成。
傳統思維中,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,主機廠根據整車的動力需求再進行選配。
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圖注:不過整合化的優勢是更高工作效率、更小的空間和輕量化,現在廠家越來越重視這種設計,廠家做技術轉型需要一個時間過程。
2、設計對車身結構有影響
現在依然有很多純電車型是基於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生改變的。
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而一些純電平臺開發出來的車型就沒有這些束縛,前艙額結構發生了很大變化。比如特斯拉為了佈置電機驅動軸,在前縱梁上開了豁口。
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圖注:但縱梁開孔後容易發生區域性應力集中,又必須在開孔周圍補強處理。所以不是簡單地“開個口”這麼簡單。
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,增加的重量又不利於續航里程,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,但連發動機艙護板都未能普及的情況下,想要廠家給我們規整一個小巧精緻的前儲物艙,多少有點難度。
5、整車佈置的權衡
比如蔚來,它的女皇座駕需要吃腿部空間,需要把防火牆前移,所以前艙留下來的位置也就不多了。
雅斯頓小結
為什麼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裡。
不過從一個小細節往深了挖,是很有趣的方法。我們可以看到它背後隱藏了很多技術原因,有無奈懊惱和利益權衡在裡面,這也是造汽車為什麼不簡單的原因。相信隨著整合化越來越受重視,未來機艙裡塞入一個行李廂也就不是新鮮事了。
圖 | 來源於網路
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