技術流解讀:大眾ID.3動力系統相比國內電動車到底強在哪裡?

大眾ID.3首發已經有一段時間,這款兩廂A級車雖然暫時只在歐洲市場接受預定,但引入國內只是時間問題。作為基於大眾MEB平臺打造的首款純電產品,ID 3上可以看到很多大眾對於電動新時代的一些想法。

技術流解讀:大眾ID.3動力系統相比國內電動車到底強在哪裡?

廣州車展的時候坐進大眾ID.3車內感受了一會,印象挺深。比如非常節儉成本但功能性很強的內飾設計,AR增強抬頭顯示的功能,同時後軸佈置的驅動系統,扁平化的電池組設計也帶來了不錯的內部空間。

技術流解讀:大眾ID.3動力系統相比國內電動車到底強在哪裡?

大眾ID.3目前提供三種不同的續航版本,基礎版(WLTP)電池續航里程330公里,Plus版本(WLTP)電池續航里程420公里,MAX版本(WLTP)電池續航里程550公里,三種不同的續航里程分別基於不同的電池容量而來,從基礎版車型到MAX版本,電池容量依次為45kWh、58 kWh、77kWh。在電池系統技術上,大眾ID.3相對於國內電動車有三大亮點。

亮點1:11kW高功率家用充電機

大眾為ID.3車型專門推出一套家用壁掛式充電機。這個充電機最大功率約為11kW,6個小時左右即可將搭載58kWh電池組容量ID.3充滿電——這使得“睡覺充電”真的成為可能。國內一般家用交流充電機使用的是220V電壓,最大充電功率約為7kW,ID.3這個壁掛式充電機的充電速度要比國內加用充電機多得多。

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而且這個壁掛式充電機還可以通過wifi接入家庭網絡裡,提供一些智能服務,比如可以通過手機對這款壁掛式充電機進行遠程管理,頂配版本甚至搭載集成式電錶,直接可顯示電費賬單。不過目前不太清楚ID.3進入國內之後,隨車是否配送11kW充電機,畢竟7kW是目前中國家用充電機的法規上限。

亮點2:樂高型電池模塊設計

第二個亮點是大眾ID.3的電池組採用了真正的模塊化設計。目前的電動車中只是動力電池被視為一個單獨模塊。同一款電動車不同續航版本,各自配套一款電池包,相互不能通用的情況在電動車行業中很常見——這主要是由封裝技術和BMS電池管理系統決定的,畢竟不一樣的電池包,電池並聯電壓也會不同。

例如特斯拉Model 3的電池包就有4個電池模塊,未來電池衰減到一定程度之後,單個電池模塊都可進行更換,而單個模塊更換的價格大概在人民幣3萬-4萬元之間。

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不過大眾ID.3的電池組設計更靈活,因為ID.3最多可擁有12個電池組模塊。根據大眾最新披露的信息,誕生於MEB平臺的ID.3最長續航版本中所採用的方案,就是由12個單獨的電池模塊組成的最大77kWh的電池包,最終實現550公里的WLTP續航。

這種設計最大的好處在於,會使得純電動車續航里程的解決方案更靈活。比如,ID.3頂配版車型擁有12個電池模塊,但是中配版本車型只需要有9個電池模塊來實現420公里的WLTP續航,至於更低配330公里的基礎版本,那就再減少兩個電池模塊來實現,而這個過程並不需要通過對整個電池包進行大的佈局調整——就像樂高積木,從低續航力到高續航力往上加就可以了。

而且,如果有朝一日車主需要對續航力進行調整——例如希望增加續航力,或者覺得自己的生活場景不需要高續航力,不需要揹著沉重的電池包跑短途上下班,也很容易通過增減電池模塊進行調整升級。

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注:如圖,大眾ID.3 中配版本,鋁製外殼下的視圖可以看到9個電池組模塊,另外則通過配電盒和類似BMS裝置填充了空餘模塊的位置。

再往深一點想,如果幾年後大眾的動力電池升級成固態電池,只要電池模塊尺寸、模塊封裝和輸出參數沒有變化,也可以直接在老車上進行換裝升級……以上這些,是市面上其它電動車難以做到的。

亮點3:動力電池可直接輸出12V直流

而ID.3每一個單獨的電池模塊擁有約6.5kWh能量,由24個單獨的鋰離子電芯組成,最大工作電壓可以達到408V,幾乎是現在大眾MQB平臺油改電車型的兩倍。電池組工作電壓越高其實意味著電池能量損耗更小,且電機驅動效率會更高,不過從另一個方面看,這對BMS電池管理系統的考驗也會更大。從這一點上看,ID.3的BMS技術或許相當先進。

技術流解讀:大眾ID.3動力系統相比國內電動車到底強在哪裡?

但最值得注意的是ID.3還擁有一個直流轉換器。其實很多網友在打開一些電動車前機艙的時候,都會想問一個問題,那就是電動車既然有這麼大電池了,為啥還要配普通的鉛酸蓄電池?原因是動力電池系統是高壓直流系統,而車上很多電氣系統例如多媒體終端、空調、車燈依然是12V低壓系統,沒有辦法直接從動力電池直接獲取電力,鉛酸蓄電池起到的是一箇中繼供電作用。

而擁有這個直流轉換器,ID.3的動力電池可直接為低壓電氣系統提供12V直流電——這將是未來電動車技術的一個細節趨勢。

亮點4:交流驅動電機

由於電池輸出直流電,所以電動車普遍採用直流電機,如此省去了交直流轉換控制的麻煩,此外直流電機還有節能的優點——這也是常規電動車的做法。

技術流解讀:大眾ID.3動力系統相比國內電動車到底強在哪裡?

但ID.3配備的卻是交流電機,電池輸出的直流電,會通過一套電力電子控制系統轉換為交流電驅動電機。這麼做有什麼好處呢?

對於傳統電動車的動力系統而言,其成本組成除了電池佔大頭之外,接下來就是電動機了。考慮到設計佈置因素,車用電動機需要在保證功率輸出的前提下,體積還不能大,所以其成本居高不下。相對於直流電機,交流電機結構簡單,維護容易,製造成本很低;此外交流電機對環境要求不高,對高轉速、高電壓和大電流條件的適應性更好,功率覆蓋範圍很大,很容易達到“小體積大功率”的目的。

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再有就是由於矢量變頻技術的發展,目前的技術已經可以讓交流電機“模擬”成直流電機,在節能表現上和直流電機已經很接近了……所以如果換交流電機,可以為大眾省下不少錢,成本控制是大眾需要重點考慮的事情,畢竟ID.3的定位是電動車中的高爾夫。

更重要的是,電機不存在電動機和發電機之間的嚴格區分,其工作狀態是可逆的,但交流電機在能量回收效率相比直流電機有天然優勢。這就使得交流電機本身就是能量回收的最佳解決方案——從這一點上看,ID.3上採用的交流電機或許也將成為未來電動車的技術趨勢之一。


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