保时捷、奔驰、奥迪在电动汽车上还能有什么「性格」?


特斯拉的出现成功激起了传统豪华品牌的斗志,虽然晚了很多年,但保时捷、奥迪、奔驰这三位带头大哥总算是陆续推出了可匹敌 Model S/X 的量产车型。不过因为每家的策略不同,搭载的传动系统各有千秋,特殊的零部件和特别的功能交织在一起形成了明显的产品差异化。

各家的电动汽车平台尽管名称不一样,譬如大众集团是 MEB,奔驰的叫做 MEA,保时捷使用的则是传承至 MEB 的 PPE 平台,但万变不离其宗,底盘之上最关键的自然是电动机和电池组。你可能想了解得更深一点,因为内饰地板下发生着的化学物理现象造就了电动汽车的种种奇妙。

要知道,电流是没办法被「储存」在电池内的,但电能却可以被电池内的化学物质「锁住」。电池的两极分别由不同种类的金属组成,中间填充着电解液,它的作用是保证其中氧化还原剂的稳定性,通电后形成电流,将化学能转化为电能。

奥迪位于布鲁塞尔的电池总装车间 | Audi

如果有机会亲自看看动力电池组的拆解过程,你会发现硕大的电池包是由独立的电芯通过串并联的方式结合在一起的,并增加了水冷、电池管理、模块连接器等复杂的控制系统。而有了电之后,考虑的就是如何让汽车这么重的铁疙瘩动起来的问题了。

传统燃油车靠内燃机提供动力,电动机则完全仰赖电动机的驱动。电动机是把电能转换成机械能的一种设备,它利用通电线圈产生旋转磁场并作用于转子鼠笼式式闭合铝框形成磁电动力旋转扭矩。按照使用电源的不同,电动机又分为直流和交流两种。

全新保时捷 Taycan Turbo S 车型搭载的 Performance Battery Plus 高性能锂电池组,容量为 93.4kWh | Porsche

正因为应用了电动机的缘故,电动汽车相比传统燃油车来说,它能够瞬间输出大的扭矩,最高可达 20000rpm,因此完全没必要给电动汽车额外装一台变速箱或变矩器。此外,为尽可能的延长续航里程,大多数电动汽车的驱动系统都采用了能量回馈技术,即在汽车制动时,通过控制器将车轮损耗的动能反馈到电池中,并使电机处于发电状态,将发出的电输送到电池中。譬如,保时捷全新 Taycan 的能量回收功率高达 265 kW,90% 的日常制动仅由电机完成,无须用到液压车轮制动器。 

保时捷 Taycan Turbo S 搭载的 800V 超高压充电系统 | Porsche

让跑车依然是跑车

虽然每台电动汽车的基本构造都大同小异,但因为产品定位的差别,从而造就了不同车型在技术路线上的百花齐放。以保时捷最新发布的 Taycan Turbo 和 Turbo S 为例,它们依然继承了保时捷家族产品运动高性能的特质,而为了保证用户能够享受到传统跑车带来的急速快感,Taycan 将系统电压增至 800V,使用高功率充电网络进行直流充电,理想条件下从电量 5% 充至 80% 仅需 22.5 分钟,并支持高达 270kW 的充电功率。

全新保时捷 Taycan Turbo S | Porsche

除了电池系统创新外,保时捷 Taycan 在电机上也做了很多文章。Taycan Turbo S 和 Taycan Turbo 的前后桥分别配备一台高效的永磁同步电机,电机定子的线圈采用了类似发叉密集的缠绕方式,有利于增加定子中铜的含量,从而实现更高效的能量传输。从下面这些数据不难看出 Taycan 这套电机系统的优势:最大功率 460 kW(625 PS),最大扭矩 1050 Nm,最高车速 260 km/h,起步控制开启时综合功率高达 560 kW( 761 PS ) 的超增压性能。

保时捷 Taycan Turbo S 上搭载的永磁同步电机 | Porsche

尽管从技术上来看不需要,但保时捷还是将一台两速变速箱放在了 Taycan 的后桥部分。一档时,加速表现更快(起步后的 2.5 秒内可前进 28 米);二挡时,长的尺速比保证了性能输出高效的同时也可以实现能量的节约,特别是在极速的情况下。这也体现了保时捷「极致性能」与「实用主义」的平衡抉择。

让单脚驾驶成为可能

EQC 是奔驰计划三年内推出的 10 款纯电动车型中的第一款。奔驰的目的是打造一辆开起来顺滑同时又十分安静的电动汽车,同时它还要与梅赛德斯的品质、安全、舒适保持一致。在奔驰看来,传动系统要为敢于尝试电动汽车的用户提供一种「宁静」的力量,EQC 同样采用了前后双电机的四驱系统,系统最大总输出功率为 300kW,最大总扭矩为 730Nm,百公里加速为 5.1 秒。

「电动车型从来不需要担心性能的问题。」担任 EQC 传动系统工程开发负责人的 Martin Hermsen 博士如是说。「如果要达到理想的续航,势必需要配备大容量的电池,这意味着你有了足够的能量储备。所以问题的关键在于如何将这些能量的使用做到极致。我们将电机、逆变器和差速器封装在一起,分别置于车辆的前后桥,系统可以根据用户不同的驾驶模式进行电机工作的切换。开启运动模式或者猛踩一脚油门,两台电机会同时介入。一般情况下只有前置电机在运行。」

奔驰 EQC 的传动系统、锂电池、车载充电器的排布方式 | 梅赛德斯-奔驰

 《罗博报告》的编辑在试驾过 EQC 之后表示,这是一辆驾驶体验十分顺滑的电动汽车。他们从哥本哈根出发一路开到柏林,在节能模式(eco mode)下竟然实现了 350 公里的续航。「如果你买了一辆电动车,肯定还是希望它能为环保贡献一丝微薄之力的,而我们的目的也是如此。」Hermsen 博士指出。

EQC 上同样设置了换挡拨杆,只不过它是为切换到能量再生模式(regeneration mode)准备的。当抬起加速踏板时,能量回收就开始了。在 D+模式,动能回收的过程就好比缓慢减速一般,不知不觉系统已经在将动能储存到了 80kWh 的电池组里;D-模式下,减速力度增强,但同时回收的动能跟多;至于最强的 D--模式,你会发现车辆减速的力度更大,可能会让开惯了燃油车的用户开始觉得很奇怪,以为哪里出了问题,但其实这只不过是系统在拼命回收更多的能量而已。

在能量再生模式下,全程只用一个踏板开车也完全没问题。只要应用得当,用户完全不需要踩刹车也能够行走自如。「借助大量的数据,包括对不同驾驶模式的研究以及车辆的摄像头系统来实现更智能更高效的出行体验。」Hermsen 博士如是说。最开始可能大家只是抱着试一试的心态,但用多了其实会变得像玩游戏一样「让人沉迷」。因为你会忍不住想看看每次能回收多少能量,自己坚持多久可以不踩刹车。

奔驰首款纯电动车型 EQC | 梅赛德斯-奔驰

据奔驰官方披露的信息,到 2022 年旗下所有车型将全部或部分实现电气化,而 EQC 这款车型的目的是希望帮助用户实现从燃油车到纯电动汽车的无缝过渡。而不管是对追求环保的消费者还是享受极速愉悦的消费者而言,EQC 都能够满足你的需求。

让刹车体验没什么不同

之所以选择将首款纯电动车型放在 SUV 这个系列下,奥迪和奔驰有着同样的理由:让用户既能享受到绿色出行的便利同时又不失驾驶的愉悦和舒适。「我们保留了传统 SUV 的外形,」奥迪互联汽车与 e-tron 产品经理 Matt Mostafaei 表示,「尽管在能效上有所欠缺,但会让消费者感觉亲切许多。」

奥迪 e-tron 55 quattro | Audi

奥迪 e-tron 搭载了容量为 95kWh 的电池组,系统电压为 396V,为前后双异步电机系统提供能量输出。在 boost 模式下,最大功率可达 300kW,百公里加速时间为 5.7 秒。而之所以采取这样的配置,Mostafaei 介绍称,「前后桥解耦的好处在于惯性滑动时可以减少阻力。这样的电机配置能够让用户体验到和燃油车类似的操控感。」

这意味着你在奥迪 e-tron 是体验不到奔驰 EQC 那种单踏板驾驶(one-pedal driving)感觉的。「对转向电动汽车的用户而言,踩刹车减速是再自然不过的事情了。」Mostafaei 如是说。为此,奥迪为 e-tron 重新设计了刹车系统,使用电控液压技术来实现制动控制。

类似新型飞机上的电子传输飞行控制系统一样,e-tron 配备的电控液压制动系统通过计算机调配驾驶员踩下刹车后,能量回收系统和制动系统分别需要贡献多大的减速度。如果所需的减速度在 0.3G 以内,制动能量回收系统将负责产生全部制动力;如果大于这个阈值,液压制动才会迅速介入控制。这样既能通过模仿传统液压制动的方式让消费者有驾驶燃油车的操控感,同时关键时刻也能够实现更安全更快的制动效果。

奥迪 e-tron 55 quattro 车型的制动能量回收示意图 | Audi

有国外媒体同行试驾过 e-tron 后表示,这套刹车系统设计得很巧妙,一般情况下很难辨别出到底是因为能量回收减速还是制动系统在发挥作用。不过和 EQC 一样,奥迪 e-tron 同样设置了用于切换能量再生模式的方向盘拨片。据悉,这套能量回收系统将贡献 e-tron 30%,约 320 公里的续航里程。

除此之外,e-tron 电池包的设计和其他品牌的电动车型也有很大不同。e-tron 采用了软包而不是常见的圆柱状电芯。Mostafaei 介绍称,软包电池便宜,轻便且易于充电,更利于进行温度监控。奥迪 e-tron 的电池组容量为 95 千瓦时,直流充电约 40 分钟充至 80%,同时车辆支持 11 千瓦交流充电。「奥迪未来将加强与电池化学领域的科研合作,以进一步提高电池的使用寿命。」Mostafaei 指出。

值得一提的是,e-tron 全系配备了空气悬架,在不同的驾驶模式下会自动调节离地间隙和阻尼大小,以达到操控和舒适间的平衡。常规离地间隙 172mm,在此基础上可降低 26mm、升高 50mm。「因为能效是奥迪重点关注的目标,所以我们并没有为 e-tron 设计车顶纵梁、加热座椅以及加大的货仓,但还是希望用户能像使用任何一台 SUV 一样,让 e-tron 发挥其所长。」Mostafaei 强调说。

据悉,奥迪的下一款纯电动车型将是那款出现在《复仇者联盟 4 终局之战》中的 e-tron GT。这会是辆四门性能轿跑车,对标的正是保时捷的 Taycan。量产车计划于 2020 年推出,而除了强调跑车的性能外,奥迪也希望它能带给用户奢华舒适的感受。

责任编辑:王训魁