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不喝油只充電,福特能造好電動車嗎?解析福特汽車的三電系統

一說到福特,相信很多人都會想到T型車。1908年,福特T型車開始推向市場,售價定為850美元,而在當時的美國,一輛汽車的價格大約為4700美元,是一個普通人幾年的收入,反觀福特T型車,這臺車的價格不過是一個老師一年的工資。這種巨大的改變,也在美國市場掀起了一波購車熱潮。

隨著造車工藝的逐步升級,每輛福特T型車的生產時間也從原來的12小時縮短到了之後的90分鐘,甚至是24秒鐘。到1927年,福特在全球售出超過1500萬輛汽車,佔當時全球汽車銷售總量的50%。接下來的一百多年時間裡,福特也陸續為市場帶來了多款燃油車型。

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如今,在新四化的大背景下,由於動力源與驅動方式發生了改變,福特汽車的發展方向也出現了一定的調整。消費者對曾經“三大件”的關注度,也逐漸轉移到了今天的“三電系統”。本文,我們就以福特Mustang Mach-E為例,看看福特汽車在三電系統上的實力究竟如何?

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何為三電系統?在介紹福特電動化佈局之前,我們有必要先了解一下汽車的三電系統。三電系統,簡單來講就是對電驅、電池、電控的一個合稱。

比亞迪技術加持,聊聊福特Mustang Mach-E的電池系統

我們首先看汽車的電池系統,對於純電動車來說,一臺車可以跑多遠,就要看這臺車搭載的電池實力如何?一般而言,這裡的電池是指高壓電池,這一點,與車型搭載的低壓電源還是存在一定差異的。

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結構上,動力電池系統通常由電芯、電池組、電池管理系統、冷卻系統、高低壓線束等部分組成。其中電芯又是電池的一個最小單元,它由正負極、隔膜、電解液組成,我們平時聽到的三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池,歸根結底,還是電池正極材料的不同。

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Mustang Mach-E在國內和國外所採用的電池並不相同。具體來看,

Mustang Mach-E在國外採用了LG的電池,而在國內,基本上都是採用模組方式的設計,電芯採用了比亞迪的三元58.5Ah的小容量電芯設計

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Mustang Mach-E國內版和國外版本電池系統的差異

以海外版車型為例,這臺車採用軟包電芯,沿用了軟包大模組的成組方式。具體來看,福特把

75.7kWh的電池分成了10個模組,98.8 kWh分成了12個模組。並且採用了一體化的BMS電池管理單元。據悉,這款電池的設計最高充電功率為150kW,對應的峰值充電電流為430A,電池的充電倍率峰值為1.5C左右

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比亞迪提供的電池模組

在電池與電機系統的整合化技術方面,Mustang Mach-E這臺車也比較有意思。比如,這輛車的前副車架與電池側框無縫對接,可以防止在碰撞過程中副車架侵入電池包,提升安全效能;再比如,

Mustang Mach-E的前橋透過鑄鋁框架,集成了電機、充電器等裝置,優化了內部高壓線的佈局方式

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Mustang Mach-E整個電池系統的示意圖

所以在日常工作的過程中,這臺車也就可以保證足夠的純電續航。以國內車型為例,針對不同的車型,Mustang Mach-E提供多種續航,

其中,Mustang Mach-E 2021款 無疆後驅版的純電續航達到了619公里。

而售價類似的Model Y 2022款 後輪驅動版的純電續航為545公里。

從混動到純電,與特斯拉硬剛的電驅系統

前面聊的是電池部分,我們接下來再來看看福特的電驅系統。其實早在上世紀50年代,福特汽車就有過電動車的研發,

福特第一臺現代意義上的純電動車“Comuta”也在英國誕生。隨後,Ranger、福克斯等電動車相繼誕生

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(福特Comuta)

大家還記得之前特斯拉與福特的PK嗎?

早前,特斯拉用Cybertruck來拖動F-150皮卡,而福特汽車作為反擊,用純電動F-150的原型車輕鬆拖動了總重超過 450 噸的 10 節雙層貨櫃列車車型。福特汽車之所以這麼做,還是與其電驅系統存在著很直接的聯絡。

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(特斯拉用Cybertruck來拖動F-150皮卡)

2003年,福特在北美國際車展上展示了其第一代MHT(P2構型)的混合動力變速器。這一點,與豐田的THS技術頗有類似

,但細節的技術方向不同。

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再往後面,就是福特汽車的電驅系統。以純電版福特F-150 Lightning為例。雙電機設計,在配備擴充套件電池組的情況下

,0-96公里/小時加速時間在4秒左右。它的零件供應商有很多,比如麥格納,該公司早前釋出了一套專為皮卡設計的EtelligentForce動力總成

麥格納EtelligentReach是一個智慧化純電動四輪驅動總稱,

這套系統的核心部件是eBeam 電動車橋,適用於皮卡和輕型商用車。按照官方的說法,這套系統可以應對載重0。75噸和1噸皮卡和輕卡的效能。

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(福特F-150 Lightning最大拖曳能力為4。5噸)

再比如在早前,福特汽車推出Mustang Mach-E的時候,

還打造過一臺擁有1400匹馬力的“超級電馬”

。前橋3個電機、後橋4個以並列式陣列組成的同軸電機,讓這臺車擁有了不錯的加速度。

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在福特家族的純電矩陣當中,Mustang Mach-E目前的主要對手是特斯拉Model Y。我們以四驅車型為例,從資料中可以看到,

Mustang Mach-E的電機系統均提供永磁同步電機,而特斯拉Model Y提供的是前感應非同步

,後永磁同步電機。

在這裡,我們還是介紹一下二者的區別。

永磁同步電機的優點很明顯,在同等體積下,永磁同步電機能輸出更高的功率和扭矩。

至於缺點,永磁同步電機如果想要大的功率,就要大塊的永磁體,造價高;

而非同步電機的優缺點就和同步電機相反了,但在同樣的功率和扭矩下,非同步電機所需要的體積和重量要大於前者。

目前很多歐洲品牌的電動車都喜歡用非同步電機,比如寶馬i3,但國內品牌和日系品牌更願意用永磁同步電機。大家可以看一下上面的區別。

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我們

以同價位的Mustang Mach-E 2021款 GT和Model Y 2022款 長續航全輪驅動版進行對比,

無論是電動機的總功率,還是零百公里加速度,Mustang Mach-E 2021款 GT都更佔優勢。

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電池+電驅打好基礎,論汽車工作穩定性還得看電控系統

要想讓汽車穩定、正常地行駛,汽車的電控系統也是不得不說的。汽車電控系統是指車輛上的感測器與車上的機械系統配合使用,並利用電纜或無線電波互相傳輸訊息。而在介紹純電動車的時候,我們講得更多的還是汽車的電池管理系統。

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(Mustang Mach-EE的電控系統)

以Mustang Mach-E為例,在使用者設定好目的地,啟動路線導航後,系統不僅僅計算最優路線,同時還需要呈現出整車的續航還有多少。為了進一步提高充電效率,系統還會在充電,或者工作的過程中,及時調整動力電池的溫度。

此前有資料顯示,

僅溫度這一個因素就能使續航里程減少10-12%,而使用車內空調控制系統可使續航里程損失擴大41%

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為了保證Mustang Mach-E的續航表現

,福特透過高能量密度三元鋰電池與智慧溫控系統的有機配合,保證了車輛在酷暑和嚴寒的續航表現。

即便在起步階段,該車搭載的預加熱功能也可以讓動力電池包實現保溫節能,啟動時有效避免多餘電耗。

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基於對比表格不難看出,二者在電池溫度管理系統的處理上並不相同。相比Mustang Mach-E的低溫加熱,特斯拉Model Y還多出了液態冷卻。但在充電速率上,Mustang Mach-E更有優勢。

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還有一個細節值得一說,為提升電池包的防塵能力、防火能力和抗擊打能力,Mustang Mach-E還做了以下測試:

電池包達到了IP67及IPX9K的等級防護標準;

Mustang Mach-E的電池包在被烈火焚燒130秒後仍然沒有爆炸;

在熱失控試驗中,Mustang Mach-E透過福特的智慧電池監控系統在最短2秒內發出熱失控預警。

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(Mustang Mach-EE的集中式採集線纜)

結尾:

雖然福特汽車屬於傳統車企,但從前面的介紹分析不難看出,福特汽車在電池、電控以及電驅等環節,都有著不錯的表現。或許對位元斯拉Model Y這一類車型,Mustang Mach-E在引數上更顯弱勢,但從穩定性來說,福特電動車的測試還是相對完善的,尤其是與續航和安全的電池系統。從油到電的轉型,大家覺得福特汽車的表現如何?

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