上个月,现代汽车集团推出了电动汽车专用平台E-GMP(Electric-Global Modular Platform,电动化全球模块化平台)
在我看来,这也是汽车电动化历史上的一个大事件 —— 因为这颗粒机是在大众集团推出MEB (Modular Electrification Toolkit,模块化电气化工具套件)之后,世界前五的传统跨国车企中,第2家推出电动汽车专用平台的。
现代起亚汽车集团的销量为世颗粒机界前5,这是国人经常忽略的一点现代汽车集团预计2025年将推出23款纯电动汽车(BEV),全球年销量达100万辆[1],占全球纯电市场份额8%以上。2021年即将面市的IONIQ5将基于E-GMP平台颗粒机开发。
100万辆的年销量计划是什么概念?咱们与世界排名前列的大众、丰田对比一下 —— 紧跟大众汽车集团于2025年基于MEB平台年产100万辆纯电动车[2]、丰田汽车集团于2025年生产100万辆纯电颗粒机动/氢燃料电池汽车[3]的计划:
丰田汽车集团的纯电动车产量规划 图片来源[3]而中国作为最大的新能源汽车市场,必然也是现代E-GMP平台车型的主要目标。那么,我们有必要了解一下E-GMP平台的特点。
一颗粒机、 电驱动系统
1. 前轴可断开的电驱动系统
在我看来,现代E-GMP平台驱动系统最大的特点是:前轴离合器,允许车辆可以在四驱与两驱两种驱动模式下转换[4][5]。
前轴离合器:车辆可以在4WD与2WD驱动颗粒机模式下转换 图片来源[4]你可能有点奇怪:这技术看起来平平无奇啊?为什么在我眼里就成最大的特点了呢?要讲清楚这个问题,我们就需要盘点一下现有纯电动汽车的四驱模式了。
a) 双感应电机
德国某B与某A豪华品颗粒机牌推出的首款纯电动SUV与国内某造车新势力推出的首款纯电动SUV创始版,均采用的双感应电机方案。
优势:
易实现高性能:较之永磁同步电机,感应电机较易实现高功率。高速效率较高:感应电机高速无弱磁现象。低载颗粒机两驱模式:感应电机空转无铁损(机械摩擦损耗还是有的),在低负载时可以只让单个电机工作。劣势:
平均效率较低:感应电机工作时需要励磁,平均效率低于永磁同步电机。功率密度较低:与永磁同步电机相比,相同功率意颗粒机味着更大重量。综合优劣势我们可以看到,采用双感应电机四驱方案的车型,一般都是高性能但续航稍逊。
b) 双永磁电机
国产品牌电动汽车的四驱版,通常采用双永磁同步电机的方案,例如某新能源老牌车企新推出的旗舰轿车颗粒机与某造车新势力推出的轿跑车型。
主要优势为功率密度较高:双永磁同步电机实现大功率输出,但电机总重量还是相对较低。
劣势:
低载空转有铁损:若低负载时仅让单电机工作也未必节能,因为空转的永磁同步电机也有铁损;颗粒机特别是:比同车型的两驱版本续航低很多。高速效率较低:永磁同步电机高速时需要弱磁控制,效率较低。综合优劣势我们可以看到,采用双永磁同步电机四驱方案的车型,也可实现高性能但续航比同车型的两驱版本低不少(一颗粒机般来说,两驱车型要比四驱车型的续航低50-100公里左右[6][7])。可以说,这就是双永磁同步电机实现高性能的必然代价[8]。
c) 永磁+感应双电机
源自美国硅谷的某电动车型的走量车型、某造车新势力W颗粒机品牌新推出的SUV车型,均采用了永磁+感应的双电机四驱方案。
这种方案中,大部分情况下由效率较高的永磁同步电机作为驱动主力,而在急加速、爬坡等负载较高的情况下才由感应电机出力,算是较好地兼顾了永磁同步电颗粒机机的高效率与感应电机的高性能优势。
但这还不是最佳方案,因为至少还有两点可提升之处:
功率密度较低:大部分情况下不出力的那个感应电机,功率密度较低意味着总重量较高,对经济性与动力性都造成负担。功率过剩:找颗粒机个小功率的感应电机,就像找大功率的永磁同步电机那样难;所以当你看到四驱版本的百公里加速3+秒的时候,有时候并非真想实现这么高性能,而是不得不这样做。结合这两点可以发现:若能避免低载空转损失,双永磁同步颗粒机电机的四驱方案要更优一些。
d) 多永磁+离合器
采用多永磁同步电机、并以离合器来避免低载空转损失的四驱方案,其实已有人尝试过,那就是国内某老牌车企于两三年前推出的某电动SUV车型。
但这种方案似乎走向了另颗粒机外一种极端:不仅增加了离合器,还增加了一个二档变速箱,它虽然实现了较优的能量效率,但复杂系统带来了更大的集成难度、更大的软件标定难度、更难的可靠性问题[9]。
驱动系统较为复杂 图片来源[9]e) 现代颗粒机E-GMP平台的双永磁+离合器的四驱方案
现代E-GMP平台则创新性地在前轴处增加了一个离合器:
如此一来,现代E-GMP平台在四驱车型上不仅可以使用高效率、低重量的双颗粒机永磁同步电机的方案,还能在低负载时避免前电机的空转铁损与摩擦损失,在高性能与高效率之间取得一个最佳平衡。
这种四驱方案还有一个容易被忽略的优势,那就是在选择前电机时颗粒机可以避免功率过剩问题,不必为了极限加速性能而牺牲车辆的其它性能。
2. 高效率电驱动:碳化硅、Hair-pin绕组、油冷
现代E-GMP采用了多合一电驱系统[10],将电机、减速器、电机集成一体,从而实现颗粒机了更小的体积、更低的重量,从而有利于实现更高的效率与更长的续航。
现代E-GMP平台的多合一电驱系统 图片来源[4]其实,在正向开发的电动汽车平台中,这种多合一电驱系统并不少见,而现代E-GMP作为面向颗粒机未来的电动汽车平台做得更进一步。比如,它的电机冷却与减速器共用同一套冷却系统,效率更高、散热效果更好[11]。
现代E-GMP平台的电机采用了Hair-pin绕组技术,与传统颗粒机的圆形线圈绕组技术相比,可以减少磁芯狭槽内部的空隙,线圈电机的槽满率提升了10%左右,从而实现了电机的高效率。
此外,现代E-GMP平台的电机控制器核心部件采用了碳化硅(SiC)技术,比传统的硅基半导体颗粒机技术可提升2-3%的系统效率。已知信息显示大众正在为广泛寻找碳化硅供应商[12],但尚不明确在已量产的MEB车型上是否已经应用了此技术。
3. 电池系统
现代E-GMP采用标准软包电芯构成电池模组(Mod颗粒机ule):
由软包电芯构成的电池模组 图片来源[4]多个电池模组构成整车电池包(Pack):
多个电池模组构成的整车电池包 图片来源[4]E-GMP平台最大限度地优化了电池组的构成,与现代汽车集团现有的电颗粒机动汽车电池模块相比,零部件种类减少了40%、零部件总数减少了60%[4]。
比较有特点的是散热方式的改进:取消了电芯之间的散热片,而用电芯底部的Gap Filter导热,从而减少导热路径[13],以此来颗粒机支持800V系统下的超快充功能。
图片来源[4]二、 充电系统
与400V相比,800V高压平台意味着更高的效率、更快的充电速度,是面向未来的一种技术。
除保时捷Taycan、奔驰EQS等高端车型采用800颗粒机V平台之外,目前大部分电动汽车采用的是400V平台。现代E-GMP作为面向未来的电动汽车平台,也将采用800V高压技术,以此来实现充电5分钟、行驶100公里的超快速度。
充电5分钟、行驶100公里的超快颗粒机充技术 图片来源[4]、面向未来的800V系统固然好,但必须考虑兼容400V充电桩的现实问题。传统的方法是增加一个增压装置,这就意味着额外的重量与成本,而E-GMP平台创新性地利用车内的电机与电机控制颗粒机器实现400V至800V的电压转换,从而解决了这一难题。
左:800V超级充电桩充电 右:兼容现有的400V快速充电桩充电根据www.electrive.com报道[14],现代E-GMP平台将来可能会颗粒机支持无线充电,以使得充电方式更加便携、更加多样化。
三、 平台化
E-GMP平台引进模块化和标准化概念,在产品企划阶段便着手缩减了研发的复杂性,实现了跨车型和跨级别的灵活产品研发。既能适用于轿车,也能适用颗粒机于SUV;既能用于开发高性能车型,也能用于开发高能效车型。
E-GMP平台也会为起亚汽车的电动化提供支持:截至2025年,起亚计划投资29万亿韩元推出11款电动汽车,包括轿车、SUV和MPV。
截至202颗粒机5年,现代起亚汽车集团将会累计推出23款纯电动汽车(包括起亚的11款),包括以E-GMP为基础开发的电动专用车型,并将电动汽车的全球年销量提高至100万辆。
E-GMP平台在电动汽车专用的E-GMP平台颗粒机中,电驱动系统、电池包可以尽量下移布置,以实现更低的重心与均衡的前后载荷分布,从而实现更加卓越的转弯性能与更加稳定的高速行驶性能。
E-GMP平台还搭载了五连杆后悬架系统,可以进颗粒机一步提高舒适性与操控性。此外值得一提的是,前文已提到E-GMP平台双永磁同步电机+前轴离合器的驱动系统,可以使得四驱车型更具竞争力而成为主销车型 —— 而四驱车型显然舒适性、操控性更好。
搭载五连杆后悬颗粒机架 图片来源[4]对于面向未来5-10年的E-GMP平台来说,安全性也是需要着重考虑的环节,针对电动车型做了大量设计,例如:
车头的撞击能量缓冲区(Energy absorption zone),在碰撞时颗粒机可以缓冲车身和底盘所有框架结构的变形,分散撞击力。
高压电池保护区采用了超高强度钢来确保安全:
在大家最为关注的A柱方面,E-GMP平台采用了A柱承重分散结构,增强了前副车架前端和车身挡泥板之间的连接性,颗粒机以防止乘客保护区域的变形。
小结
同为世界前五的跨国车企,个人认为现代E-GMP平台在电动化方面的性能可与大众MEB平台比肩,且部分特征有亮点、有差异性。又一个传统跨国车企研发电动汽车专用平台,这对于全球颗粒机汽车电动化的进程来说是一件好事!
2020年1月,现代起亚汽车的电动车销量已跃居全球第四[15]. 在E-GMP电动汽车专用平台的加持下,相信现代起亚汽车的电动汽车销量将更上一层楼。
参考
^https:/颗粒机/www.hyundaimotorgroup.com.cn/news/202012/%E7%8E%B0%E4%BB%A3%E6%B1%BD%E8%BD%A6%E9%9B%86%E5%9B%A2%E7%颗粒机94%B5%E5%8A%A8%E6%B1%BD%E8%BD%A6%E4%B8%93%E7%94%A8%E5%B9%B3%E5%8F%B0-e-gmp-%E5%85%A8%E7%90%83%E9%A6%颗粒机96%E5%8F%91%E4%BA%AE%E7%9B%B8/^http://k.sina.com.cn/article_1670183810_p638cfb8202700k3ic.html?subch颗粒机=oauto#p=1^https://zhuanlan.zhihu.com/p/260427809^https://www.hyundaimotorgroup.com.cn/e-gmp/^https:颗粒机//3g.163.com/auto/article/FT04IFTI0008991U.html^https://car.autohome.com.cn/config/series/5499.html#颗粒机pvareaid=3454437^https://car.autohome.com.cn/config/series/5213.html#pvareaid=3454437^https://www.zh颗粒机ihu.com/question/404341706/answer/1347153388^https://zhuanlan.zhihu.com/p/46871984^https://www.zhev.颗粒机com.cn/news/show-1608710435.html^https://zhuanlan.zhihu.com/p/307704766^http://www.elecfans.com/d/93颗粒机5315.html^https://zhuanlan.zhihu.com/p/329838790^https://www.electrive.com/2020/12/02/hyundai-presen颗粒机ts-e-gmp-electric-car-platform/^http://ev-sales.blogspot.com/2020/10/q1-q3-2020-sales-by-oem.html?m=颗粒机1扫描二维码推送至手机访问。
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