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1、什么样的车企可能会颠覆特斯拉

随着石油的进一步被消耗,现在新能源汽车的发展如火如荼,即便短时间内新能源汽车无法取代传统能源汽车,但是从长远来看,新能源才是唯一的出路,所以大量的传统汽车公司都在往新能源方向上转。

但究竟什么是挑战?Elon Musk曾经说过,其他的电动车企业都是我们的朋友,我们要共同击败消耗燃油、污染环境的传统车。

「颠覆」的意思是:一个新的概念改变了一个行业的竞争基础。

经过特斯拉和中国新能源车企的不断努力和培育,电动汽车车企的诞生和成长可谓雨后春笋,然而这些企业真的有产品可以挑战Tesla吗?

之前也有宝马i3,大众e-golf之类的产品,但这些只是传统企业尝试性的播种,并没有细心培育,自然不是特斯拉的对手。

针对电动车特点重新开发一套适应电动车架构的产品,才有可能对特斯拉产生挑战。

至少目前看来,只有蔚来ES8(配置|询价)和前途未卜的FF91(据说最近FF自救成功并推出V9),具备挑战特斯拉的可能。

2、颠覆首先应该从架构设计开始

毋庸讳言,目前大量的油改电产品投放至市场,所衍生出的安全性低、效率低、用户体验差等问题让消费者看待电动车形同怪胎,事实上,可怕的不是电动车,而是一些利好政策催生出来的奇葩产物。

毫无疑问,未来纯电动专用架构的汽车的产品力会占有更大优势。

因为架构带来的差距是具有代差属性的不同维度的差距,这种差距是很难弥补的,因为只有车辆的架构正确,才能以此为指导做好电池、电机和电控的集成设计。

车辆架构是某款车型上所应用的技术组合方式,这些方式可以基于平台设计,也可以不基于平台设计。架构设计不同于平台设计,平台指的是零件物理上的相同或相似,架构指的是设计理念和思路上的相同或相似。

架构设计是汽车顶层设计的一部分,在架构设计层面我们需要权衡技术、市场与消费者期望和物料、研发成本,而引入的技术也可以反哺平台或服务于后续车型。

▲架构设计要合理组合汽车所有关键部件和人体工程学考虑

实际上那些最开始就选择走简单路线、延续燃油汽车架构打造产品的汽车制造企业都会被淘汰出局。这里说的既包括大多数新兴车企,也包括XX和XX等老牌企业。

架构变化首先会影响整体比例,国内绝大部分外形酷似传统燃油车的纯电动车实际上是顶层设计缺失或者失败的体现,很遗憾国内绝大多数新能源车型都属此列。

具体来说,比如架构影响电池设计,最关键的指标是电池厚度,会影响选择什么样的电芯、电池模组的长度进而影响电池管理系统的架构、影响电池冷却系统使用侧冷还是底冷等。

再比如电机和减速器与整车的匹配,使用同轴减速器还是传统的平行轴布置方式?这会决定电机采用空心轴还是实心轴,进而影响转子、定子的设计,无论哪项,也都是这个零部件开发的基础边界,一旦开始之后就无法回头。

从最近国内纯电动车开发的情况来看,现状依旧令人失望,绝大多数车企还在用传统燃油车的架构进行电动汽车的开发。

国家电动车扶植政策实施了好多年,国内依然没有出现真正意义上的纯电动架构的车型,只有蔚来ES8的架构尚可一看。

而国外在没有政策支持的情况下,出现了特斯拉、大众MEB、捷豹I-pace、法拉第未来FF91等设计合理的纯电动架构,国内新能源车企是否该进行反思?

所以这些从传统燃油车改造而来的电动汽车会有能力挑战特斯拉吗?抱歉,市场竞争一旦开始,他们都会被无情地淘汰出局。

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捷豹I-PACE采用了容量81kWh的LG电池,整个电池组由36个模块共计432个锂离子聚合物电池组成,其内部使用了软包电池技术,在温度控制方面选择了液冷方案。

知识点-纯电动车架构相比燃油车的异同和特点:

燃油汽车总布置时主要围绕成员和动力总成进行设计,电动车总布置时除了关注乘员和动力总成,还需要考虑电池、悬架和车身的布置等需要适应这几个部分的空间。

为保护电池和其他高压电气件,电动车的车体结构应比燃油车更刚硬,刚硬车体结构导致正面碰撞时加速度大于燃油车,对约束系统提出了更高的要求。

电动汽车在传统燃油车基础上增加了电池包的重量,且质心位置向下向后移动,所以后悬架负荷增大,需采用承载力更强的悬架形式和零件结构。

由于电机工作静谧特性,电子机械噪声更易被用户感知,所以电子真空泵、空调压缩机等部件必须布置在合适位置,且需要控制震动噪声的传递途径。

动力总成相比传统燃油车更为紧凑,所以悬置系统抵抗扭矩的要去更高,传统的动力总成悬置扭矩轴布置方式应切换为三点或四点质心布置方式,并采用更高刚度的悬置软垫。

动力电池应考虑为电动汽车车身的关键加强结构,充分利用电池包壳体和框架来提升车身的刚强度和模态,但同时要避免在碰撞工况下动力电池承受过大载荷。

3、捷豹会不会是特斯拉强有力的竞争对手?

在电动汽车领域辛勤耕耘十数年的特斯拉,如今可能遇到了真正的对手,那就是捷豹I-Pace。

首先,捷豹与特斯拉在品牌定位和产品定价上是高度重合的,捷豹I-Pace的上市势必与特斯拉在"大型豪华纯电动汽车"市场上的定位发生正面冲突。

其次,大概是去年4月份左右,捷豹I-Pace的底盘和下车体的图片就在业内总布置的圈子里传播了,不得不承认,因为终于有一款全新的纯电动车型架构能够挑战特斯拉了。

在首次亮相时,I-PACE也参加了对抗Model X(配置|询价)的直线加速比赛,无论是在75D还是100D级别。测试包括从0到60英里/小时的运行,然后紧急制动,从视频中可以明显看出I-Pace击败了两个特斯拉配置的车型。

就动力和续航能力来对比,I-PACE作为Model X的直接竞争对手算得上很“称职”:4.5秒的加速成绩已经超越Model X,因为目前官方公布的只有81kwh的电池组。

虽然蔚来也是架构全新开发的,但其借鉴特斯拉的平台过多(比如感应异步电机),是否可以算作是一款全新的平台尚有疑问。

而宝马i3和i8平台试则验性质居多,很难真正进入竞争市场,所以捷豹I-Pace一出来难免让人眼前一亮。

4、捷豹I-pace的主要参数

捷豹I-PACE EV400 HSE

车身:中型跨界SUV,长4682mm,宽2011mm,高1565mm,轴距2990mm,整备质量2148kg,后备厢容积656-1463L

电动系统:前后双永磁同步电机,电动四驱,前电机147kW(200PS)、348Nm,后电机147kW(200PS)、348Nm,系统总输出294kW(400PS)、696Nm,电池容量81kWh

底盘:前双叉臂,后多连杆,电子助力转向,前后通风盘式刹车,轮胎规格245/50 R20

行驶性能:百公里加速时间4.8s,最高车速200km/h,工信部续航里程456km,最大快充功率100kW,充电时间11.4小时/7kW慢充,补充100km续航所需时间15min/100kW快充

5、捷豹I-pace的一些主要技术特征

捷豹I-pace是一款专为纯电动汽车设计、并且认真设计的平台,和那些东拼西凑瞎搞出来的纯电动车比强太多了。

从架构角度看,I-Pace作为特斯拉的对手至少已经及格了。

5.1 车身拓扑结构

电动车由于动力电池的影响,汽油机上从机舱前纵梁延伸到底盘下部的纵梁必然会被打断,只能依靠门槛梁传递碰撞冲击。但是由于和纵梁错开,纵梁稳定性会受到很大影响。

而从图上能看到I-pace上,电池包前部向中间收缩了不少。这显然是为了平顺车身力学拓扑而进行的设计,这里也充分体现了I-pace与特斯拉不同之处。

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特斯拉是通过高度方向上,拉高机舱纵梁、减少高度差实现的力学拓扑优化,而I-pace则通过在宽度方向上,减少传力路径曲率实现的力学性能优化。

I-PACE拥有捷豹最坚固的智能全铝车身架构。捷豹I-PACE采用双叉臂式前悬挂,后部则使用集成式多连杆悬挂系统,且可选配带自适应动态系统的空气悬挂。

5.2 同轴电机使用

捷豹自主研发的同轴永磁双电机分别位于I-PACE的前后轴上,驱动轴从两台电动机中间穿过。该布局不仅令I-PACE外观更显精致紧凑,同时还保证车辆从容应对各种路况和天气。

I-Pace的布局方案轮胎尺寸够大,而且车身拓扑不需要像特斯拉那样需要向后延伸那么多,因此使用同轴输出电机可能会更节省空间。

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电机和减速器的选择显然是捷豹的工程师们应该是深思熟虑权衡后的结果。而二级减速器和行星轮减速器的好处显而易见。

同轴永磁电机具有高扭矩密度和高能效的特点,赋予车辆跑车般的性能表现:从静止加速至100公里/小时为4.8秒。

5.3 大尺寸轮胎

因为电动车电机高转速的特点,主减速比要比燃油车大很多,但是又没有太大必要做变速器,因此一般也就是采用一级减速器。这样采用平行轴布局的话,导致末级齿轮的尺寸比汽油车大上很多。但是受驱动轴夹角影响,末级齿轮轴心无法比轮心高太多。

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▲捷豹I-pace前悬架

捷豹I-Pace减速器采用同轴输出的方式,所以轮胎直径明显偏大,为了适应加大的轮胎,采用了双叉臂的悬架形式。

因此,纯电动车应该会在车上装一个比常规燃油轿车规格大的轮胎来拉高离地间隙,I-Pace符合这一特征。

捷豹I-PACE提供了5种的轮圈给消费者选择,其中S和SE标配的是普通的20英寸的铝合金轮圈,HSE配备的是20英寸五辐钻石切割饰面506/8轮圈,首发限量版配备的是20英寸的5070轮圈,流线感极强的侧面造型配合着20英寸的轮圈,令I-PACE看上去有点跨界的味道,未来感十足。

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捷豹I-PACE轮胎尺寸为255/40 R20,匹配的是来自倍耐力的P ZERO轮胎,整体树杈风格的轮圈造型和大面积包裹的设计,显然是为空气动力学考虑的。

6、捷豹I-pace的不足之处

6.1 高压线束的安全性问题

高压线束作为电动汽车上动力输出的主要载体,是整车性能和安全的关键零部件之一。捷豹I-pace前向的高压线束,碰撞发生后很容易搭电导致短路和车身带电,进而发生火灾或者危机乘客和救援人员的安全。

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红色圆圈位置的线束应该是三相动力线,在行驶过程中为电机提供动力,自然发生碰撞事故前是带电的。

高压线束是电动汽车里面的连接器与连接器之间的线缆,是支持整个汽车安全运行的、非常关键的连接件。

因此需要电机控制器及时中断电力传输。但实际上,碰撞情况下任何情况都有可能发生,前舱的零件都有可能损坏,个人认为确保电力中断很难保证100%做到的。

6.2 电机和控制器的集成问题

随着新能源汽车技术突飞猛进,电驱动系统也从最开始的“分立式”向“集成化、一体化”发展。

电机和电机控制器分离没有组合,增加了上述的三项动力线,除了徒增几百块钱的成本外,装配难度也更高,更不适合多车型的平台化的迁移。

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集成设计后,在控制器不变的前提下改变电机的长度调整不同的功率。使用同一个控制,减少控制器的重复设计及验证工作,利于提升产品的可靠性。

模块化设计可以降低产品的维护等级,另外,模块化设计有利于降低产品的维护成本,只需要维护或者更换单个功能模块,而不需要更换整个总成。

毕竟电机控制器更多适合电机匹配的,如果电机的功率、电压等发生变化,电机控制器大多数情况也要更换。两者打包成一个部件,除了节约线束,还能共用一套散热系统。

6.3 前行李箱

I-Pace和特斯拉一样,在前部做了一个行李箱。

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▲特斯拉的前备箱

出车祸时,车头是最容易撞击受压的部位。特斯拉系列车型安全系数之所以高就是因为车头部位有效缓冲了撞击,保证驾驶舱不变形,保护驾驶员。

I-Pace这种电机和电机控制器没有分离的车辆是没有能力做行李箱的。毕竟这个行李箱不是必须要有的,而且捷豹做的也不大。虽然捷豹自己说特斯拉不是对标车型,但不得不说,这个功能很可能是被特斯拉逼出来的。

6.4 车身的铝材挤压成型工艺

在减少环境污染和燃油经济性等多重压力下,汽车轻量化越来越被社会及企业重视。据国际研究机构实验表明,如果汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%至8%;汽车整车质量每减少100公斤,百公里油耗可降低0.3至0.6升。以铝代替传统的钢铁制造汽车,可使整车重量减轻30%至40%。

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2005年,奥地利伏能士焊接技术国际有限公司推出了CMT(Cold metal Transfer)冷金属过渡技术,该技术在世界上首次实现了钢和铝的连接。和传统的MIG/MAG焊接相比,CMT工艺真的是“冷过渡”

型材挤压成型过程实际是从产品设计开始的。产品的使用要求决定了产品的许多最终参数,如产品的机械加工性能、表面处理性能以及使用环境要求等决定了被挤压铝合金的种类。产品的设计形状也会决定铝型材性能以及挤压模具的形状。

当设计的问题解决,实际的挤压过程就从挤压用铝铸棒开始,经过挤压前的加热软化,然后放入挤压机的盛锭筒内,再由大功率的油压缸推动前端装有挤压垫挤压杆,在强大压力的作用下,软化后的铸铝棒从模具精密成型孔中挤出成型。

从车身结构上看,虽然也是铝制车身,但捷豹没有像特斯拉那样大量使用挤出工艺,绝大多数钣金还是冲压成型的。铝合金的好处除了轻量化,材料流动性更好、能够使用挤出工艺节约模具费用也是一个很大的优势,但捷豹并没有像特斯拉那样充分利用这个优势。

一方面可能是捷豹的工程师设计更传统,不习惯使用挤出工艺,另一方面可能是冲压成型更灵活。

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汽车车身用铝合金材料主要包括:铜元素含量最高、硬度也较高的2000系,主含镁元素、又称“镁铝合金”的5000系,镁硅含量高、抗腐蚀和抗氧化性能好的6000系,汽车车身的不同受力部位会采用不同系列型号的板材、型材、管材及高性能铸铝等铝合金材料。

骨架部分:车身受力最大的部分,采用2000系或7000系材料,可热处理强化。

外板部分:车身次要的受力部位,采用5000系或6000系材料。

车门部分:采用5000系或6000系材料。

地板部分:采用5000系或6000系材料。

铸件:采用高性能铸铝合金,可热处理强化。

6.5 电机和逆变器的安装方式

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捷豹i-Pace的特点是每轴安装一个“电动驱动单元”,前后双叉臂悬架、空气悬架和一个机电转向架。锂离子电池组位于底盘的主要结构中,有助于保持低重心。

从逆变器和电机的安装结构来看,电机是挂在横跨车身纵梁的金属框架上的,并且类似传统汽车,也是作为总成件,从下部整体向上托举安装的。

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而特斯拉的电机和其他一些元件更像是摊大饼一样座在下面的底盘副车架上。目前无法评价这两种方式那种会有优势,但个人猜测,捷豹这样设计可能是由于总装产线工位安排的限制。

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毕竟捷豹很难像特斯拉那样建一条全新的生产线专门服务电动车。就算是新建的工厂,也难免受到过去的影响。

7、捷豹会不会是特斯拉的终结者?

捷豹I-Pace有完善的架构、不错的续航和颜值,至少在中国品牌实力足够。除了尺寸空间小一些,再加上比Model X晚上市5年,自然是特斯拉强劲的对手。

百公里加速4.8s,介于特斯拉Model X 100D与P100D之间;重要的是其在操控性能方面的表现相比于Model X有着更强的驾驶乐趣;同时,空气悬架的加持对于捷豹I-PACE在通过性方面,相比于更加适合城市道路的Model X来说,则增添了更多的可能性。从整体的综合性能来看,捷豹I-PACE则更加接近于一台传统意义上的车。

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然而I-Pace能在销量上赢得过Model X?我觉得真的未必。毕竟特斯拉苦心经营纯电动车15年,积累了大量know-how,传统企业想割羊毛没有那么容易。

捷豹I-PACE和特斯拉Model X在定位上并不相同,但在目前全球新能源汽车市场来说,高端纯电动SUV的选择并不充裕,而捷豹I-PACE的到来毫无疑问填补了特斯拉Model X之下的巨大市场空白。

而60万-70万元售价区间内,捷豹I-PACE尚无直接竞争对手,但抛开车身尺寸及空间等因素,捷豹捷豹I-PACE毫无疑问,是用一台特斯拉Model 3的价格买了一台性能堪比(甚至超越)特斯拉Model X的车型。

而科技公司背景的车企,相对传统企业的传播渠道优势更是难以弥补的。例如特斯拉的一举一动都会出现在各大网站的科技板块里,大多数人关注科技板块要比汽车板块多得多(买手机、相机、耳机、电脑,还有骂滴滴、百度都是在科技板块,而汽车板块除了买车,很少会看),而捷豹的新闻就算请媒体过去,也不会出现。

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但传统企业也有自己的优势,我相信捷豹比特斯拉更契合富裕人士的需求,因此是特斯拉强大、有实力的竞争对手。类似的还有奔驰的氛围、宝马的驾驶感,其实无论是产品真正做的如何,我认为这个层次的消费者反而更容易为品牌调性买单。

特斯拉的那种傻快无疑是电动车的特色,但捷豹给出的这种贴近传统汽车,拥有绝佳操控手感,能够激发驾驶激情的设计基调或许能够更好的衔接现在和未来。

这是传统车企的经验优势,新造车企业包括如今国内的自主品牌很难复现传统车企百年来积攒的造车经验,他们不明白悬架或者转向应该怎么调校才能让车辆与人进行机械层面的沟通,因此只能傻快,只能在那块屏幕的人机交互这种IT产品上下功夫。在BBA乃至更多的实力强大的传统车企入局之后,这种差异会更加明显。

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尽管15年足以积累起足够的技术,但调性这种重要而虚的东西依然重要,也是特斯拉短时间无法积累和超越的。

很明显,捷豹I-PACE是传统汽车厂商对电动汽车行业的一次强有力的挑战,从单纯的电池和动力系统上来看,它是成功的,足以让特斯拉捏一把汗。但对于高度智能化的功能或许还有待提升。

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参考文献:

1、《纯电动汽车架构设计:电动车架设计核心与前悬架选择》,作者:俊儿1966,来源:360个人图书馆

文章来源:驱动视界

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