日产说:EV要造好不容易

  • 东方晖
  • 发表于: 2018/01/31 08:03:00 来源:车云网

满足客户需求的EV可不那么容易。

车云按:本文系车云网读者的投稿。文章主体为日产EV技术人员与活动参与者的交流,在不同问题的探讨中,前者向公众展示了日产对于EV产品与技术的理解。通过这些对话,我们能够稍稍窥探出日产面向电气化时代的决策依据,或许还能隐约发现他们将来可能选择的前进方向。

在日产第二代新型LEAF(聆风)试驾会上,新LEAF的油门(EV或许应该叫电门?笑)以及电池技术人员如此概括了高性能量产EV的制造难度。

试驾的新型LEAF试驾的新型LEAF

问:新油门“e-Pedal”有哪些功能?

日产:新油门“e-Pedal”(图2)只靠油门踏板的踩下与松开,就能实现汽车的起动、加减速以及停止。脚松开踏板,汽车会自动产生制动力,所以不用踩踏刹车踏板汽车也能停止。估计目前约90%的刹车动作都可以靠e-Pedal来完成。

“e-Pedal”的制动力是驱动马达和电动油压制动器组合产生的。在行驶的时候,松开油门,来自马达的再生制动力让EV减速;而当EV静止下来后,则靠摩擦力制动的油压制动器开始工作。LEAF为前轮驱动车,所以两个前轮靠再生制动力减速,当车辆静止后,则前后4个车轮均转为油压制动器工作,以保持车辆的停止状态。这种机制使得车辆在坡度约30°的斜坡上依然也可静止不动。

“e-Pedal”的油门踏板(右)只要踩下和松开油门踏板,就可以使得EV前行、加减速和停止“e-Pedal”的油门踏板(右)只要踩下和松开油门踏板,就可以使得EV前行、加减速和停止

问:松开油门踏板时,会产生多大的制动力?

日产:最大减速加速度可达0.2G(2m/s2),这是通常发动机车减速加速度0.05G的约4倍。将松开油门踏板产生的再生制动力设计为0.2G左右这一的较大数值,是近年来EV车的流行做法。

但是,其他公司的EV在松开油门踏板时,虽然利用的也是再生制动,但没有组合使用油压制动器。组合使用两种制动并相互切换,则是新型LEAF的特点。

“EV反倒容易差异化”

问:经常能听到“造EV简单”的说法,也有“EV在性能上都似曾相识,很难差异化”的声音,请问日产如何看?

日产:并没有!反倒是EV比发动机车在行走以及性能上可以更加自由地添加厂商特色的东西。因为如果马达做得好的话,响应可以非常灵敏,电流的每个微调也都可以做出相应的反应。

一个典型例子就是e-Pedal。e-Pedal在电子控制单元(ECU)设定好减速加速度后,会按照不同的比例让产生再生制动力的马达和油压制动器产生制动力。

刚才已经说过,当车辆停止后,为了保持车辆的停止状态,会让油压制动器工作,但其实这只是在普通道路上的做法。新LEAF还可以根据实际路况,在再生制动和油压制动之间进行复杂地切换。比如,在雪地等容易打滑的路面,就会同时是启用再生制动和油压制动,通过四个车轮的制动来实现安全彻底的减速。另外,对于笔直的道路和道路拐弯处,制动力的产生也都不同。EV可以按照车辆的行驶情况、电池的充电水平等很细微地切换再生制动和油压制动或者让二者同时工作。

能够续航400km的理由

问:新LEAF的电池包有什么特点?

日产:新LEAF延长了每次充满电的续航距离。新LEAF通过配备容量为40kWh的锂离子电池包,实现了JC08模式下的400km续航距离(图3)。2010年12月上市的第一代LEAF的电池包容量为24kWh,续航距离为200km。而新LEAF的电池包容量约达到了1.7倍,续航距离则约延长到了2倍,而且电池包的体积与以往也基本相同。也就是说通过使用能量密度更高的锂离子电池,在增加了电池容量的同时,未增加电池包的体积。

 

新LEAF的电池包,容量为40kWh,续航距离为400km。电池单元的能量密度未公开,估计在240Wh/kg左右新LEAF的电池包,容量为40kWh,续航距离为400km。电池单元的能量密度未公开,估计在240Wh/kg左右

问:续航距离超过400km大关,是靠电池包容量的增加吗?

日产:我们并没有刻意追求400km这一数值。即便说续航距离达到400km,这也是在日本的JC08模式下测量得到的,测量依据的标准不同的话,到了国外还会得到不同的续航距离。我们是根据客户“希望延长续航距离”这一需求以及成本进行综合考虑,最后确定40kWh电池容量和400km续航距离的。

问:电池单元的能量密度为多少?

日产:请原谅不能公开电池单元的能量密度,但可以告诉你比以往的产品提高了1.5倍以上。电池单元为薄片式,一个电池包里共叠加有192个电池单元,这192个电池单元分为24个电池模块,每个电池模块中的电池单元数量从原来的4个增加到了8个。通过削减固定电池单元的树脂框架提高了体积效率,使得电池包的体积未出现大幅增加。

锂离子电池的能力还可提高

问:请问是如何提高电池单元的电池密度的?

日产:详细内容恕不能公开,只能说是在保证安全性的前提下,从构成电池单元的正负极材料以及电解液的成分中找到了提高能量密度的关键技术。

电池单元的正极材料为镍钴锰三元材料,负极为碳材料。虽然材料会很大程度上左右电池的性能,但材料的构成与以往相比并没有太大变化,只是改变了材料的比例,从而提高了能量密度并抑制了电池劣化的程度。

电池单元的开发相当花费时间,从新的成分比例确定之后到实用化,通常都要花费几年的时间,尤其是性能的调整更需要时间。

问:有意见认为锂离子电池技术变得越来越“陈腐化”,日产怎么看?

日产:我们认为锂离子电池性能还有进一步提高的空间。作为佐证,我们正在推进将电池包的容量由现在的40kWh提高至60kWh的计划,也就是说我们认为锂离子电池的能量密度还可以比现行提高1.5倍。

问:当电池进步后,电池的控制又会如何变化?

日产:电池的控制需要考虑电池的输出特性、劣化特性以及温度特性等特性,在充分掌握电压、电流、SOC(充电容量与额定容量的比值)与这些特性的关系的基础上来控制电池。也就是说伴随着电池的进步,电池的控制也必须改进。

EV中的电池与车辆的许多性能相关,比如说e-Pedal,决定其再生制动力的正是电池的充电性能,所以电池的控制也必须和e-Pedal相互配合。

电池乃EV的根本

问:在EV的开发中,电池到底有多重要?

日产:电池可以说是EV开发的主干和根本。首先,为了确保电池的安全性,需要大量的开发资源。在此基础上,电池容量以及电池控制的好坏决定着EV的行驶距离和各种功能,甚至电池的布局都对车体有着巨大的影响,电池不定下来,车辆整体的框架就无法确定。

问:电池包的位置不是固定要放在底板下的吗?

日产:电池包配备在底板下方确实有利于降低重心(图4),提高EV转弯时的行驶性能。但是,在发动机车没有任何部件的地方,EV要搭载大体积的电池包,容易导致座席的臀位升高,车辆的造型受到影响也是事实。

新LEAF电池包搭载位置新LEAF电池包搭载位置

日产未来的主打车辆会是EV吗?

问:日产在上市第一代LEAF的时候就说过“日产的未来在EV上”,这个想法目前是否依然不变?

日产:汽车电动化的浪潮绝不会停止。所以,我们会增加EV,必须让EV变为主流车辆。所以我们认为,未来将是EV的天下。

问:近年来高效率的发动机不断被开发出来,混动与插电混动也是一个选项,为什么这么拘泥于开发EV?

日产:我们大力开发EV,是因为EV对于CO2排放规制的贡献更高的缘故。今后对高环境负荷的汽车的限制会越来越强,发动机车满足限制会变得越来越难。混动、插电混动、以及发动机车为了获得良好的燃效,只能不断增加电子部件,而这种做法会导致成本上升。所以还不如一开始就选择EV作为突破口来得划算。

混动其实就是在发动机车的基础上电动化而来的,最后的结果也是向着EV靠拢。实际上,EV也使用和混动相同的部件,不同的只是电池容量。所以我们认为混动只是一个“中间解”。目前EV开发的最大问题是电池,其中电池的成本是最大的课题。

问:有意见认为“EV的构造简单,所以只要有一定的技术水准,谁都能造”,对此日产怎么看?

日产:有着EV外形的车辆估计谁都能造出来。但问题是能否造出来让消费者开上10年的高完成度的产品。日产量产EV已经7年,这7年间,我们不断地从市场获得反馈并应用于开发改进,这7年是我们在EV开发领域领先其他企业的保证。

即便是使用同样的部件,EV和混动还是有不同之处,电池总括行驶、性能以及充电等所有工作。总而言之,要想造出让消费者接受的EV,不是那么简单的。

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