此前,奔馳在Innovations&FutureTechnologies2024活動上,展示了一款驅制一體化電驅系統,其是通過電機和傳動箱兩側的固定制動盤擠壓制動片實現制動。簡單的理解就是把剎車系統“藏”進電機里,用電機內部的機械結構代替傳統剎車片,讓電動車剎車更高效、更安靜,還能提升續航!
傳統汽車制動器分為盤式制動器與鼓式制動器兩大類。盤式制動器與鼓式制動器都是摩擦制動,是由摩擦塊與制動盤或制動鼓之間的摩擦來降低車速并最終停止,靠摩擦減速,會磨損、產生噪音和粉塵。
盤式剎車與鼓式剎車
而奔馳的這款in-drive電驅系統雖然也是摩擦制動,但是制動器件卻不在車輪里,其是在電機和傳動箱兩側安裝固定制動盤,中間夾著一個與傳動軸相連的旋轉雙面制動片。剎車時,固定盤擠壓旋轉片,通過摩擦減速,類似用電機內部零件當剎車片。
這樣的設計可使簧下質量減少15%,把剎車部件從車輪移到電機附近,車輪更輕,操控更靈活,顛簸感減少。而且還無需傳統剎車散熱,這樣就可設計成全封閉式車輪,降低風阻,空氣動力學效率可提升8%。
當然技術挑戰也不小,極端情況下如高速急剎,in-drive會產生高溫,需通過冷卻液散熱,一般情況是讓冷卻液流經電驅系統中的制動盤,對其進行冷卻。理想情況下,制動器與電機和電池共用同一個冷卻回路。液冷的話就需要長期保持密封可靠性。而且這種集成冷卻還存在一定的溫度沖突,電機最佳溫度約82℃,電池最佳溫度16-29℃,共享冷卻系統可能導致電池“過涼”或電機“過熱”,奔馳仍在實驗室解決。此外,用戶對無傳統剎車的接受度仍存在疑慮,需通過實際路測數據建立信任。奔馳是計劃啟動透明工廠體驗計劃,向消費者開放制動系統拆解演示。
該方案如果可行的話,其全生命周期維護成本可下降70%,可適配L4以上自動駕駛系統對線控制動的極致可靠性需求。目前in-drive電驅系統尚未量產,也未進行實車道路測試,技術還在實驗室階段。但未來若普及,電動車剎車將更高效、更安靜,規模化生產后成本也有望降至傳統剎車水平。目前奔馳已與供應商合作開發定制化水冷模塊,預計2027年可實現成本parity。
01.分布式能源管理架構
此外,奔馳在電池管理上也有新的突破,其核心在于將可編程微型轉換器直接集成于電池單元層面,實現對單個電池模組的獨立控制與動態通信。可以簡單的理解是給每個電池模組單元配備了微型DC-DC轉換器,可獨立調節電壓和電流,突破傳統串聯電池組的固定電壓限制。
這一技術也突破了傳統逆變器系統的限制,使電池組可靈活配置任意數量的電池單元,通過智能調節實現恒定800V高壓輸出,徹底擺脫串聯電池數量對電壓的依賴,從而在提升續航里程、優化雙向充放電能量流的同時,為電驅動系統提供更高的模塊化自由度。
而且這個微型轉換器作為標準化部件,不僅能減少電氣元件的生產變體,還可通過軟件更新靈活適配技術迭代(也能OTA升級),其高度集成化設計更是將多種電力電子功能融入電池本體,在大幅提升空間利用率的同時,為電動車布局設計和生產制造帶來革命性的優化潛力。
02.給車披上光羽之裳
除了驅制一體電驅和CellBalancer單元級智能控制技術,奔馳還有一項前瞻設計也比較有意思是一款超薄光電涂層叫SolarSkin,可以理解其為一種太陽能涂層,這款涂層極薄,厚度僅為0.0002英寸(0.005毫米),每平方英尺重0.11盎司(3.1克),在整個車身上涂抹這種超薄光電涂層,就可產生電能,而且不留痕跡。這些電能直接用于驅動車輛,或在車輛靜止時儲存到電池中。轉化效率高達20%,與市售太陽能電池板相當。
具了解一輛涂層面積11平方米的中型SUV每年所發的電,可支持行駛約12000公里。但實際發電量受遮蔭程度、陽光強度和地理位置等因素影響,在德國測試,52公里行程中有62%由太陽能提供動力,在洛杉磯則基本能全靠太陽能出行。該技術還可應用于建筑物外立面,將屋頂或墻面變為能量收集系統。
當然目前看來離實際應用還是有點遙遠的,而且這種技術也不單是奔馳一家有這個想法,荷蘭Lightyear公司的光年0是全球首款量產的太陽能電動車,車頂和引擎蓋裝有5平方米雙曲面太陽能電池板,車內有60千瓦時電池組。理想日照下,太陽能板每天最高可提供64公里續航里程。但該車售價高達25萬歐元(約合184萬元人民幣),僅量產十幾輛后公司就宣布破產。
豐田的bZ4X頂配版額外花2萬元也可選裝太陽能充電車頂。每年吸收光能可行駛約1750公里,平均每天增加約4.8公里續航。按一般城市用車1萬公里/年計算,約20%的電可由太陽能提供。小鵬P5的高配車型也可選裝太陽能車頂,最大發電功率約62W,產生一度電需16小時。特斯拉Cybertruck車后頂安裝光伏板為電池補能,理想光照下一天可增加24公里續航里程。
整體來看,其實奔馳的這些革新技術都是具備一定的可行性,不完全是PPT階段,In-Drive系統確實可以代表電動車制動技術的革新方向,若奔馳能在3年內解決散熱和成本問題,該系統有望成為高端電動車的技術護城河,CellBalancer電池管理的可靠性做好也可以成為下一代電動車平臺的標配。