宝马iX3完成了一次1030.2公里的极限续航测试。
至此,BBA终于都摘掉了“杂牌电车”的帽子。至少看最新一代产品,三家的三电水平都已处于行业前列。
宝马iX3是最后一个来到中国的,26.99万到33.99万元的价格也非常清醒。50L搭载113.4度电池,CLTC续航919公里,百公里电耗13.6度。同年上市的纯电奔驰GLC 350 L,CLTC续航680公里,百公里电耗也只有14.4度。
为了实现超长续航,奔驰宝马盯住了两个问题:
一是主驱电机,高速效率怎么解决;
二是辅驱电机,四驱车型怎么少浪费电。
有趣的是,奔驰和宝马没有互相抄作业,采用了完全不同的解决思路。奔驰用机械办法解决,宝马用的是电磁办法。
先看主驱电机的高速效率问题。
纯电GLC的后轴主电机仍然是永磁同步电机,奔驰给它配了一套两挡变速箱【图1】。由两组行星齿轮、爪式离合器和多片式离合器组成。
一挡速比11:1,负责起步、加速和低速效率;二挡速比5:1,负责高速巡航和最高车速。如果在同一车速下比较,挂入二挡后,电机转速大约只有一挡的45%,从而避开了高转速区【图10、图11】。(注:图10-15的漫画仅为示意,忽略细节不严谨之处)
说到这里,大家可能有疑问:为什么永磁电机希望避开高转速区?
咱们稍微多说两句:永磁电机转速越高,反电动势也越高,反电动势≈转速×磁链。800V减去反电动势,才是电机能获得的电压,当后者太大时,电机就觉得没力了。
怎么办?永磁电机通常要加入负d轴电流,产生一个相反方向的磁场,削弱永磁体形成的有效磁链,这就是弱磁控制。弱磁控制本身不出力,只是维持干活的状态,可以说是浪费的能量,所以效率就大大降低了!
这部分电流的主要任务不是直接推动车轮,而是帮助电机继续维持工作。它会占用逆变器的电流额度,也会增加铜耗。严格来说,在内嵌式永磁电机里,它也可能参与一部分磁阻转矩,所以不能绝对说它完全不做功。
奔驰的办法很直接:既然高速时电机转得太快,那就升挡,把电机转速降下来。电机还是那台电机,但变速箱让它在高速时获得“中低速”的感受。
这是奔驰的机械方法。
宝马不一样,iX3的后轴则采用电励磁同步电机,配固定速比单挡【图6】。它内部虽然也是两级斜齿减速,但只是两级齿轮减速,不是两挡变速箱。
电励磁电机的转子不是依靠永磁体产生磁场,中低速会有劣势 —— 它需要支付转子励磁的铜耗,不像永磁体拥有免费的磁场。高转速时有优势:直接减小转子励磁,降低磁链和反电动势,不需要去对抗永磁体产生的强大反电动势。
奔驰是用机械改变转速,宝马是用电磁改变磁场【图12】。
至此,大家可能还有疑问:为什么BBA都执著于解决高速效率,而中国车企似乎没那么在意呢?
主要还是WLTC和CLTC的区别,WLTC的 Extra-high 段最高 131.3km/h、平均 92.0km/h,以18%的时间跑了总里程的35.5% —— 严格意义上的高速工况占了1/3,属于必考题。
而CLTC的最高车速只有114km/h,没有Extra-high 段。如果高考只考理科大综合,那你会花时间认真学习历史、地理吗?
第二个问题,是四驱车型的前电机。
纯电GLC的前轴也是永磁同步电机。不需要四驱时,如果前电机仍然跟着车轮高速旋转,永磁体产生的磁场会带来损失,我们称之为铁耗。当然,机械传动也有一定损失。
奔驰的解决办法是DCU,也就是Disconnect Unit,离合器【图13】。后轴动力已经够用时,DCU把前电驱从传动链上机械解耦;需要加速或者四驱时,再重新接合。这个方法,可以降低90%前轴损失。
宝马iX3没这个机械结构,它前轴采用异步感应电机。它没有永磁体,转子只是一个金属鼠笼,磁场由定子电流感应产生【图14】。不需要前轴动力时,切断定子电流,转子便不再维持磁场,电磁拖曳可以降得很低,只是机械传动损失不会消失。
奔驰选择了机械下线,尽量让前电驱真正停下来;
宝马选择了电磁卸载,保留少量机械拖动,换来更简单的结构。
如果BBA冠名复仇者联盟,各选一个代言的人话: 奔驰应该会选绿巨人,纯物理攻击;宝马应该会选雷神,打不过就召唤雷电。
提升三电水平对整车来说意义重大。咱们不展开,只举一个点:在实现如此高续航的前提下,宝马iX3车宽只有1.895米,纯电GLC是1.914米 —— 这是乘用车的一个合理的尺寸。
有人觉得车宽就是好,不到2米跟不上形势,我认为是错误的。2米宽的只,是新能源时代的一个妥协。
说完奔驰宝马,奥迪咱们也得带一带。奥迪e-tron GT与保时捷Taycan同源【图7、8、9、15】,同样采用前轴单挡、后轴机械两挡,也早已把高速性能和效率做了出来 ——和奔驰的思路相似。
三电方面,BBA都拿出了一套有说服力的纯电答案。“杂牌电车”这顶帽子,确实可以摘掉了,你不这么觉得吗?#宝马iX3# #全新奔驰纯电glc# #奥迪e-tronGT#
