为什么特斯拉的前舱空空如也,国产电动车却塞满设备?

发布日期:2020-07-29

核心提示:跑车因为多采用中置后驱、后置后驱设定,机舱能设计成储物舱。凭借着个性突出,爱屋及乌等原因,大家逐渐形成了这是很酷、很高级
跑车因为多采用中置后驱、后置后驱设定,机舱能设计成储物舱。凭借着个性突出,爱屋及乌等原因,大家逐渐形成了这是很酷、很高级的认知。
就这来说,纯电动汽车是很有卖点的。因为没了发动机和变速箱这两个大块头,实现类似布置要方便得多。像特斯拉Model S,就在机舱内布置了一个约90L的储物舱,可是赚了不少人气。
 
可如果以为纯电动汽车都是如此,那就会大失所望。事实上市面上大部分纯电动汽车,机舱都被塞得满满当当,根本腾不出一个储物舱。这就让人很好奇了,这是为什么呢?难不成又被特斯拉抢在了前头?
被塞满的机舱里,都有些啥?
造汽车就好比造房子,机舱看起来杂乱,其实有布置逻辑在里面,而且塞进去的都是必不可少的东西,所以我们有必要先介绍下机舱关键设备和基本布置逻辑。
1、机舱关键设备
聊到新能源汽车,肯定少不了三电系统。
所谓的三电,指的是电池、电驱和电控。纯电动汽车因为电池能量密度很挣扎,想要突破行业300km续航里程基本水准,就必须堆电池。
像Model S就有7104节18650型电池(85kWh版),18mm直径,65mm长度的圆柱形电池可是得占不少位置,所以机舱肯定是不够用的。现在最流行的做法是放在地板上,像特斯拉、蔚来以及大众MEB平台等,都是如此。
 
不过发动机舱内还是需要塞入传统的蓄电池。这种低压电源在纯电动汽车或是燃油车上,作用基本一致,比如车辆启动,给显示仪表等电器单元供电等。像比亚迪e5、小鹏G3,就在前舱挂了一个12V蓄电池。
 
图注:比亚迪e5
 
图注:小鹏G3
电池说完再就是电驱了,虽然电动汽车不用塞入发动机,但是需要电机来驱动行驶。它横置于汽车前机舱,被固定在车身电机固定座上,这就占据了很大一部分位置。
 
所谓的电控系统,笼统说,是电池和电机之间的管理者,故由电池管理系统和控制系统构成,管理电池组和控制电池的能量的输出以及调节电动机的转速等等。
正因此,像电机控制器、OBC(车载充电机)和DC-DC(直流-直流变换器)部件也多布置在前舱。为保护内部电子元器件和实现电磁屏蔽,又会被包覆金属外壳。
 
图注:DC-DC的拆解图
除此外,纯电动汽车还需要配置有空调系统、电池加热系统。热泵是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置,比如大众e-Golf高尔夫纯电动版就是匹配的这种装置,尺寸也都不小了。
 
2、机舱布局基本思路
大致了解了机舱中重要的一些部件,再就是看它们怎么找到适合自己的位置了。电动车前机舱布置一般分为上下两层,上层布置整车控制器、电机控制器、高压电器盒、DC-DC等部件,为的是方便维修;同理,下层常布置减速器、电机、真空灌、电动制动真空泵、水泵、电动空调压缩机等部件。
 
虽然发动机舱内部减少了很多的部件,但因为以上提到的部件还是会占用很大一部分机舱空间,很难再挤出一个储物舱。
 
特斯拉是怎么挤出空间的?
最有意思的是,特斯拉即便是双电机四驱版本,也依然能挤出空间,虽然四驱版本的空间是要小一些啦。
 
究竟为何能实现这种布置,一个是电机布置的方式。可以看到,特斯拉的前电机基本位于前轴以后(红色部分是前后电机),这个大块头为前舱腾出了不少位置。
 
下图是特斯拉Model 3 的电机布置图,思路也同样如此。
 
特斯拉这么设计,除了腾空间,还与他们定位豪华,必须把运动性做起来有关。把前电机尽量布置在前轴以后,轴荷分配合理,可提高车辆的操纵稳定性。
不过虽然电机后移挤出了头部空间,但因为车高方向还是无法避免占据空间,所以特斯拉四驱版本和两驱版本还是存在储物空间差距。
那对比其他车型如何呢?我们可以看看机舱没有储物空间的蔚来ES6是如何布置。结论是,它的电机除了个头更大,还有设计居前的特点,可以说把向前和向上的空间都给封死了。
 
为什么会采用这种布置,原因和蔚来比较注重车内空间有关,女王副驾会很吃空间,所以需要把防火墙往前移,尽量偷一些空间。
 
除此外,特斯拉还将电机+减速器+电机控制器集成在一起,进一步节省了大量前舱内空间。他们还在结构设计上动了不少心思,控制器内部的三个单相驱动模块是互成 120°环接而成,筒形设计的占用空间更小,集成度更高。
 
下图是市面上常见的几种电机、控制器、减速器布局方式,也很能说明问题。
 
图注:分体式结构很吃空间
特斯拉引领的另一个潮流是将高压电器件与动力电池集成,比如Model 3,它将一些高压零部件从机舱中移出,集成到电池包后部上方。这种集成化思路充分利用了后排座椅下部空间,为机舱腾出了地方。
 
图注:这种做法可谓一箭双雕,因为将高压零部件放在这里,车子遇到碰撞或刮底,这里都不会首当其冲
当然了,也不是说只有特斯拉有拉风的前储物舱,最近很火的小鹏P7也有一个能塞入两个书包的前储物舱。
 
小鹏P7的底盘布置思路和特斯拉有类似之处。
 
又或者威马EX5,机舱储物空间也达到了60L。
 
图注:威马EX5采用了前置单电机布置
威马的开发思路就是集成化,威马在博格华纳成熟电驱动产品EDM集成电桥的基础上进行二次开发,将PCU动力控制单元、车载充电机、电动压缩机、高压电加热器、电动真空泵等核心部件均集成于动力总成之上,空间利用率更高。
 
为什么大家没跟风?
大家不要被以上车型所迷惑,事实上市面流通的绝大部分纯电动车,前舱都没设计储物舱。
为什么大家没有跟风,原因可以总结为以下几点:
1、没能实现集成化
以上介绍中「集成化」反复出现在大家视线中,这显然是核心原因了。三合一产品有两种,电机、减速器、电机控制器作为一体设计,称为三合一动力总成,DC/DC、OBC和高压配电集成,称为三合一充配电总成。
传统思维中,这些都是分开设计的,好处是设计压力不用集中在一家零部件厂商,主机厂根据整车的动力需求再进行选配。
 
图注:不过集成化的优势是更高工作效率、更小的空间和轻量化,现在厂家越来越重视这种设计,厂家做技术转型需要一个时间过程。
2、设计对车身结构有影响
现在依然有很多纯电车型是基于燃油车平台衍生而来,车身结构很难有很大改变。比如上文提到的e-golf设计,前舱车身结构几乎是没有发生改变的。
 
而一些纯电平台开发出来的车型就没有这些束缚,前舱额结构发生了很大变化。比如特斯拉为了布置电机驱动轴,在前纵梁上开了豁口。
 
图注:但纵梁开孔后容易发生局部应力集中,又必须在开孔周围补强处理。所以不是简单地“开个口”这么简单。
3、长车头设计
为了提升空气动力学和增加碰撞吸能空间,特斯拉的车头很长,这也一定程度上帮助提升了机舱空间。这种做法和上一个意思类似,都会影响前舱乃至整个车身结构,增加的重量又不利于续航里程,很多厂家对这种设计比较犯怵。
4、需要增加护板
虽然一块护板的成本不高,但连发动机舱护板都未能普及的情况下,想要厂家给我们规整一个小巧精致的前储物舱,多少有点难度。
5、整车布置的权衡
比如蔚来,它的女皇座驾需要吃腿部空间,需要把防火墙前移,所以前舱留下来的位置也就不多了。
雅斯顿小结
为什么纯电动前储物舱不多见,只能说有它是锦上添花,无它也无碍。在与续航里程和电池安全较劲的年代,消费者的关注点暂时还未集中在这里。
不过从一个小细节往深了挖,是很有趣的方法。我们可以看到它背后隐藏了很多技术原因,有无奈懊恼和利益权衡在里面,这也是造汽车为什么不简单的原因。相信随着集成化越来越受重视,未来机舱里塞入一个行李厢也就不是新鲜事了。

 
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