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玩車趣

榮威R ER6解讀系列之核心三電細節揭秘

時間:2020-07-07 09:27:44  來源:玩車趣  作者:郝俊

    榮威R ER6是榮威R標下的首款純電轎車,被寄予厚望的ER6不僅擁有620km超長續航,還擁有讓同級競品羨慕嫉妒狠的12.2kWh百公里超低電耗。雖然暫時還不能對其里里外外的詳細體驗并展示給所有的消費者,但我們將通過一系列的解讀稿件,從外到內的將這款純電新車的面紗一層層的揭開,讓消費者能夠在其上市前對它有深入的了解。

    620km超長續航、15分鐘快速充電200km以及12.2kWh同級最低百公里電耗,是榮威R ER6身上最顯眼的標簽。擁有如此強勢表現,離不開榮威全新R品牌在新能源技術及整車技術上的持續創新。ER6超長續航背后的核心三電實力,就是本次解讀的重點,通過詳細的圖解來一同了解一下平常并不會被濃墨重彩介紹的“電驅、電池、電控”三電核心技術。

    在三電系統中,電驅系統則是最為核心的部件,其性能和效率可以直接影響到新能源車的直接性能。首先在結構上就要與眾不同,ER6的電驅系統采用同軸布局結構,輸出軸、半軸、電機軸在同一軸線上,進一步壓縮車輛高度和前后方向上的尺寸,相較于采用平行軸布置結構的純電動汽車,能夠為用戶帶來更寬敞的乘坐空間。上汽工程師在ER6上則采取了另一種方法,把電機輸出軸做成空心的,在里面再嵌套一個軸承,然后在這根軸承里放一根細的軸,外面的空心軸和里面的實心軸以10倍左右的關系各自旋轉,互不干涉,這樣就充分的利用了半軸周圍空間,避免了空間浪費。

    ER6采用8層Hair-pin繞組技術,上汽工程師從繞組的結構上想辦法把截面積做大、長度做短,選用了Hair-pin扁線繞組。一般的Hair-pin扁線繞組是2層一組,從上到下是兩組4層排布。但隨著電動車動力需求的增加,電機的轉速越來越高,通過繞組的交流電的頻率也越來越高。這里的交流電有著明顯的“趨膚效應(skin effect)”,導致中間的面積被浪費,周圍的電流很大,發熱明顯,效率降低。所以,工程師把繞組繼續拆分成8層,并合理設計結構,形成了現在的8層Hair-pin繞組設計,實現了電機效率、功率密度和扭矩密度的提升。與上一代電機相比,ER6電機的功率密度進一步提升53%,接近6kW/kg;扭矩密度進一步提升12%,接近12Nm/kg,比特斯拉Model 3搭載的電機更高。

    如果電機的轉速范圍不夠寬,比如只有10000rpm,那么無論是給純電車型設計一個很大或者是不夠大的減速齒比,最高效區間對應轉速的范圍都不夠合理,整車能耗不能得到最好的優化。而ER6采用的8層Hair-pin扁線繞組電機實現了15000rpm的最高轉速。同時,通過合理的齒比設計,新車0-100km/h加速僅需7.8s,極速達185kph。對比4層Hair-pin繞組電機,8層Hair-pin繞組電機效率≥90%的區間從83%提升到了88%,增加了整整5%。此外,通過仿真軟件測算的效率MAP數據顯示,同一款ER6車型分別采用8層Hair-pin電機和4層Hair-pin電機時,搭載8層Hair-pin電機的車型NEDC工況的平均電耗從13.8kWh/100km下降到12.2kWh/100km,降幅超過11.5%,切實提升車輛續航里程。

    上汽旗下的華域電動進行一次產線投入,可實現不同產品的共線生產,從100kW到250kW都能使用,覆蓋了所有汽車的動力需求。解決了Hair-Pin扁線電機產線兼容性差、投入高的發展限制,成為國內外主流車企近幾年大力發展的方向。ER6采用的8層Hair-Pin電機實現高度平臺化,只需要通過調整電機定子外徑、鐵芯長度和繞組連接方式等,可以實現不同尺寸、不同電壓及不同性能需求的產品共線生產。不僅可以滿足ER6的產能,對于未來的新車型新尺寸也能隨之配合。

    ER6擁有高度集成化的電驅系統外,還擁有高能量密度與安全可靠性的電池系統,才能帶來同級最長續航、超越同級的最優電量。ER6首次搭載創新性大模組電池方案,并采用成熟穩定的NCM523電芯,電池能量密度達到180Wh/kg,綜合續航達到620km,實力比肩搭載811電池的車型。同時,新車電池還采用了疏堵結合的熱失控防護,并通過UL2580電池安全認證,為用戶提供了安全可靠的產品體驗。

    ER6搭載的電池包采用了把多個標準模組打散再集成的定制化大模組方案,大幅減少零件數量以及零件安全連接需求空間,進一步提升集成效率、增強結構強度。通過采用大模組的設計思路,電池包體積能量密度提升了34%,對比其他同尺寸電池包,電池能量(1/3C)從54.3kWh提升到了72.7kWh,增長了近20kWh的電量。

    大模組方案,模組變大、數量變少之后,減小了布置安裝、電氣連接、操作預留等空間需求。新車大模組電池零件數量相比上一代產品減少了22%,不僅能夠實現整體的輕量化,還能留出充裕的重量空間。配合一體式托盤設計,并對整車安裝點的結構形式、四周側壁各種加強結構以及托盤內部加強結構進行了精心優化,真正將重量用在了刀刃上。一體式鑄鋁托盤,把冷卻板與框架集成為一體,兼顧電池冷卻和加熱功能,在確保PACK框架強度的同時,還進一步提高了集成效率。電池包僅靠523電芯,就把能量密度高做到180Wh/kg,與上一代產品相比,質量能量密度提升了15%,上述的這些優勢最終都體現在了更長的續航表現上。

    安全方面,ER6采用的電池均嚴格按照全球頂級的UL2580電池安全認證標準設計,并通過了國家公告法規認證、ECER100歐盟法規等安全標準認證,為用戶提供安全保障。除此之外,ER6的電池選還用了相對成熟安全的NCM523電芯,鎳、鈷、錳在材料中的比例為5:2:3,鈷和錳的比例高,有更高的安全和穩定性。

    值得一提的還有其性能優良的防火罩:在電池包內,防火罩把所有電池模組都罩起來。這層防火罩包含兩層結構:一層是硅膠為主的復合材料,它在高溫下會陶瓷化成一種質地堅硬的半無機材料,這種無機材料不僅自身不會燃燒,同時具有出色的隔熱性能,能夠防止電芯噴出物引燃或熔穿電池包上蓋;另一層是非常薄的玻纖材料,它的任務是在陶瓷層還未形成時提升其整體強度,使材料不至于撕裂或散架。防火罩設計的存在,可以在一定時間內避免密封面周邊的過熱風險,將高溫煙氣通過電池包內的煙氣通道,經由箱體上設置的防爆閥排出,在足夠長的時間內,確保乘客艙安全。

    不僅有防火罩,ER6還在電池包箱體上構建起疏堵結合的排氣通道。“疏”的方面,設置了“只通氣不過水”的平衡閥,以應對電芯熱失控時所釋放出的大量氣體,平衡電池包內外壓差。“堵”的方面,由電池包上放置了4個排氣量充足的單向彈簧防爆閥,在防爆閥內側增加了一層薄鋼片,避免高溫煙氣直接沖擊防爆閥而引發爆燃。高溫煙氣需要通過防護鋼片的阻擋,再從鋼片與電池托盤的間隙中到達排氣閥口,在這個被精心設計的過程中,高溫氣體的熱量很大一部分已經散到外界,實際排出的氣體已不足以燃燒。

    除了被動安全設計之外,ER6針對電池溫度的主動控制設計也非常到位。為將熱失控發生的概率降到最低,ER6更換了模組下方的導熱材料,并通過BMS電池管理系統、熱失控報警機制,實時監控熱失控情況,及時進行調控,有效降低熱蔓延速度。配備的BMS電池管理系統實時監測熱失控情況,當監測到熱失控有可能發生時,全速運轉電池水泵,配合導熱材料,能夠迅速將熱失控電芯附近局部過多的熱量轉移到電池包其他位置,并提供相當于4個額外電芯的熱容,大幅度降低熱失控情況發生的概率。再配合ER6利用大數據機制,結合后臺監測和計算電芯狀態,建立熱失控報警機制,打造出了電池保護的最后一道防線。

    總結:榮威R ER6三電核心特點的優勢,離不開上汽這個國內新能源產業鏈布局最完整、體系能力最強的汽車企業,及其與寧德時代、英飛凌、上;瘜W工業區等國內外行業巨頭展開合作。而進一步完善在新能源核心“三電”領域的布局,實現對“三電”技術的全面掌控,才能保證榮威R品牌在新能源技術及整車技術上的持續創新,才能讓ER6擁有620km超長續航、15分鐘充電200km和12.2kWh同級最低百公里電耗,堪稱20萬內唯一620km超長續航純電轎車,再次為同級市場樹立了標桿。 (編輯:布瑪)

 
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