Ultium智能纯电平台根据车型有灵活的电池架构,将电池分组分模块处理,且发展了无线电池管理技术进而简化了线束,一定程度上推动了电动车行业的进步。
就续航里程问题,目前普遍续航为300-400KM,现有的解决方法有快速更换电池技术,但这项技术因各车企和各车型的电池布置方式存在差异,实现起来存在一定的困难。或提出闪充技术,大功率闪速充电器的功率约为600kW,测试说明在15-20秒内,能向电池充2-3kWh的电量,但在这十几秒内消耗这么大的功率会给国家电网造成沉重的负担,距离实际应用还有一定的距离。相比较于更换电池和快充技术,我们可以设计更换车底盘的方案。例如同一车型,车底盘(电池,电机动力单元,车架)是相同的,我们买到的车身是根据个性化定制的。如图1所示,下方的车底盘与上方的车身具有相同的接口,跑在长途没电时通过直接更换满电状态下的车底盘,提高续航里程。
图1 具有相同接口的车底盘
就Ultium智能纯电平台动力问题,可以将模块化动力单元用在智能纯电车平台上,模块化动力单元所能提供的功率因车型而定,并具有一定储备功率的能力,例如皮卡在安装后驱集成双电机的同时,前轮还配有两个轮毂电机,这两个轮毂电机作为驱动时的动力源,使整车具有较高的储备功率,且模块化动力单元在某个驱动电机出现故障时,整车可以继续工作。前后两个轮毂电机和后驱集成双电机就具备了三个动力单元,这种模块化的动力单元集成到相同的底盘后能满足不同车型的动力性需求,有利于在同一车底盘上衍生出不同的产品。
图2 Ultium智能纯电车平台动力单元
就智能纯电平台能量管理策略问题,在没有传统内燃机的参与下,多电机协同涉及在电池SOC、续航里程、交通拥堵等约束条件下使电机工作在高效区间,使得多电机协同工作时电池到电机的能量利用率最高。考虑整车操作和驾驶的稳定性,在进行制动能量回收时需要将横摆角速度和质心侧偏角控制在一定范围内。就续航里程问题,如果Ultium智能纯电平台将传统内燃机作为动力单元或电能补给的一部分(增程器),可以拓展整车的续航里程,油电混合后通过能量管理策略使内燃机和电机工作在高效区间,降低内燃机的燃油消耗效率,但由于内燃机的参与使整车存在一定的废气排放。通过地面耦合的混合动力车结构示意图如图3所示,在原有内燃机车型的基础上加两个后驱式永磁同步电机;或将内燃机带动发电机发电,作为整车的能量补给。前一种方式可以通过电机与发动机工作特性制定在车路协同下的能量管理策略,使电机和内燃机工作在高效区间,同时也增加续航里程。
如图3 地面耦合的混合动力车构型
就交通拥堵的实际问题,在提倡乘坐公共交通的同时,可以发展租赁式Ultium智能纯电车平台,租赁车的车型具备自动驾驶系统,电车平台网联化后实时上传和读取各道路的车辆拥堵信息,自主规划出有出发点到目的地的道路选择方式。电车租赁平台通过手机软件下单,租赁结束后电车通过自动驾驶系统驱车至附近的充电桩处进行充电。这种租赁模式能减少异地出行时私家车的跨区域流动,有效缓解交通拥堵的压力。
本文作者——北京理工大学机械与车辆学院-窦海石