同级最低电耗和最长续航是如何炼成的?荣威R ER6三电解密

EV世纪 2020/7/3 17:09:58 盖世大V说

对普通消费者来说,2020年最期待的电动汽车,可能并不是Model Y、小鹏P7或者汉EV之类这种噱头很足、但售价相对偏高的车型。真正可以解决用户的实际购车需求、彻底打消续航顾虑、同时兼具出色实用性的车型,或许相比制造营销手段更有用一些。

没错,这次我们要说的就是上汽荣威在拆分为两个全新品牌后、主打新能源产品R标下的首款车型——ER6。

同级最低电耗和最长续航是如何炼成的?荣威R ER6三电解密

620km超长续航、15分钟充电200km以及12.2kWh同级最低百公里电耗,是荣威R ER6身上最显眼的标签。凭借以上强有力的硬指标,荣威ER6也成为了20万以内续航最高、实用性最佳的车型。拥有如此强势表现,离不开荣威全新R品牌在新能源技术及整车技术上的持续创新。下面,我们就来看看ER6超长续航背后的核心三电实力。

高度集成的电驱和电控系统

电驱系统是纯电动汽车的核心,其性能和效率直接影响电动汽车的动能。

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ER6搭载高功率、高扭矩密度的8层Hair-pin电机,结合紧凑的创新同轴布置方案,集成同级领先的电驱动总成,其功率密度超越市场上现有同级产品,为车辆的超长续航和实用空间做出了重要贡献。

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现在市面上纯电动汽车的电驱系统一般采用平行轴布置结构,对于空间的利用率不高,而ER6的电驱系统采用同轴布局结构,输出轴、半轴、电机轴在同一轴线上,进一步压缩车辆高度和前后方向上的尺寸,相较于采用平行轴布置结构的纯电动汽车,能够为用户带来更宽敞的乘坐空间。

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电机的特性决定了电机的转速和轮端的转速差别很大,期间需要10倍左右的总体减速比。为了解决10倍传动这一问题,一般纯电车型会把它拆成两级传动,即通过一个中间轴做成两对齿轮来解决,传动轴从两根变成了三根,没有充分利用空间。上汽工程师在ER6上则采取了另一种方法,把电机输出轴做成空心的,在里面再嵌套一个轴承,然后在这根轴承里放一根细的轴,外面的空心轴和里面的实心轴以10倍左右的关系各自旋转,互不干涉,这样就充分的利用了半轴周围空间,避免了空间浪费。

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我们都知道,电机相比内燃机在热效率上大幅领先,但其实电机内部也存在一定等级划分。

想要让电机转起来,需要在定子上的绕组里通过电流形成磁场来驱动车辆。绕组的材料即使用纯铜来做,也会有一点点电阻,由于通过绕组的电流很大,在大功率高速运转时,这一点点电阻就会造成很大的发热和能量损失。为了解决这个问题,上汽工程师从绕组的结构上想办法,把截面积做大、长度做短,选用了Hair-pin扁线绕组。

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一般的Hair-pin扁线绕组是2层一组,从上到下是两组4层排布。但随着电动车动力需求的增加,电机的转速越来越高,通过绕组的交流电的频率也越来越高。这里的交流电有着明显的“趋肤效应(skin effect)”,导致中间的面积被浪费,周围的电流很大,发热明显,效率降低。所以,工程师把绕组继续拆分成8层,并合理设计结构,形成了现在的8层Hair-pin绕组设计,实现了电机效率、功率密度和扭矩密度的提升。

现在永磁同步电机的效率已经高达96%,即将逼近物理上限,而ER6搭载的8层Hair-pin绕组电机,最高效率再次提升1%,带来更精准、更具爆发力的强悍动力。

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另外,随着电动车从低端发展到高端,用户既需要在低速有强劲的加速,又需要很高的最高车速,以及在120kph高速行驶时仍然保持有加速的动力。但如果电机的转速范围不够宽,比如只有10000或12000rpm,那么无论给纯电车型设计一个什么样的减速齿比,最高效区间对应转速的范围都不够合理,整车能耗不能得到最好的优化。而ER6采用的8层Hair-pin扁线绕组电机实现了15000rpm的最高转速。同时,通过合理的齿比设计,新车0-100km/h加速仅需7.8s,极速达185km/h。

高能量高安全的电池包

动力电池是纯电动汽车的最核心部件,其性能指标直接关乎整车表现。

ER6首次搭载创新性大模组电池方案,并采用成熟稳定的NCM523电芯,电池能量密度达到180Wh/kg,综合续航达到620km,实力比肩搭载811电池的车型。同时,新车电池还采用了疏堵结合的热失控防护,并通过UL2580电池安全认证,为用户提供了安全可靠的产品体验。

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之前主流车用动力电池的发展思路是从电芯组成模组,再把模组组成电池包。但这两个过程,都会有转换效率,就如同得房率一样。主流纯电动车型的电池包体积成组率大概在40-50%,质量成组率在65-75%,换言之,就是有一半的体积和三分之一的重量都没用来存储能量,在能量密度方面还有很大的提升空间。对此,ER6搭载的电池包采用了把多个标准模组打散再集成的定制化大模组方案,大幅减少零件数量以及零件安全连接需求空间,进一步提升集成效率、增强结构强度。

通过采用大模组的设计思路,ER6电池包体积能量密度提升了34%。对比其他同尺寸电池包,电池能量(1/3C)从54.3kWh提升到了72.7kWh,增长了近20kWh的电量。

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新的电池包还采用了一体式铸铝托盘,把冷却板与框架集成为一体,兼顾电池冷却和加热功能,在确保PACK框架强度的同时,进一步提高了集成效率。电池包仅靠523电芯,就把能量密度高做到180Wh/kg,与上一代产品相比,质量能量密度提升了15%。

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在化学安全方面,ER6的电池电芯选用了更加平衡稳定的NCM523材料配比。镍、钴、锰在材料中的比例为5:2:3,钴和锰的比例高,有更高的安全和稳定性。

而在物理结构上,新电池包内部用一个防火罩把所有电池模组都罩起来。这层防火罩包含两层结构:一层是硅胶为主的复合材料,它在高温下会陶瓷化成一种质地坚硬的半无机材料,这种无机材料不仅自身不会燃烧,同时具有出色的隔热性能,能够防止电芯喷出物引燃或熔穿电池包上盖;另一层是非常薄的玻纤材料,它的任务是在陶瓷层还未形成时提升其整体强度,使材料不至于撕裂或散架。防火罩设计的存在,可以在一定时间内避免密封面周边的过热风险,将高温烟气通过电池包内的烟气通道,经由箱体上设置的防爆阀排出,在足够长的时间内,确保乘客舱安全。

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另外,ER6在电池包箱体上设置了“只通气不过水”的平衡阀。并在电池包上放置了4个排气量充足的单向弹簧防爆阀,构建起疏堵结合的排气通道。其在防爆阀内侧增加了一层薄钢片,避免高温烟气直接冲击防爆阀而引发爆燃。高温烟气需要通过防护钢片的阻挡,再从钢片与电池托盘的间隙中到达排气阀口,在这个被精心设计的过程中,高温气体的热量很大一部分已经散到外界,实际排出的气体已不足以燃烧。

最后,为将热失控发生的概率降到最低,ER6更换了电池模组下方的导热材料。并通过BMS电池管理系统、热失控报警机制,实时监控热失控情况,及时进行调控,有效降低热蔓延速度。

同级最低电耗和最长续航是如何炼成的?荣威R ER6三电解密

根据上汽荣威官方消息,荣威R ER6将于7月开启预售。没有和谁去对标,也没有强行蹭热点,这款新车的一切看起来都以实用实在为主,加上超长的620km续航能力和更受消费者喜爱的传统三厢造型,ER6的销量前景看起来非常不错。

来源:盖世汽车大V说 作者:EV世纪 *本文由盖世汽车大V说专栏作者撰写发布。专栏作者为本文的真实合法性和中立性负责,观点仅代表个人,不代表盖世汽车。如需转载请联系专栏作者。

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