价格低于20万,荣威ER6技术逼临物理极限?
有多少人谈及电动车时依旧觉得这类“新产品”不够靠谱?有多少人购买电动车之前依旧在担心“续航短”的问题?又有多少人因为选择少而迟迟没有下手?
为了解决这些问题,上汽推出了全新高端纯电R品牌,并带来R品牌ER系列的首款纯电轿车——ER6。
ER6拥有620km的纯电续航里程,在20万以下的纯电竞品车型中,目前它的续航成绩占据高位,百公里电耗官方数据为12.2kWh,并支持15分钟充电200km的补能速度。
如果量产版ER6上市,届时该车将会是市面上20万以下续航里程最长的车型,长续航、低能耗等产品亮点离不开R品牌最新的三电技术铺垫,这也是本文的重点。
模组优化
在一个电池包里,电芯通常会被打包成单个模组,多个模组共同构成整个电池包的电池容量。在荣威R ER6身上采用了大模组电池方案,将电池包体积能量密度提高了34%。
电池包内共有6个大模组,每个模组有16个电芯加成,电芯型号为5系的NCM523,比起6系跟8系电芯,NCM523采购成本更低、稳定性也会更好,这是5系电芯的一大优势。
另外,荣威R品牌把NCM523的电池能量密做到了180Wh/kg,单电芯能量密度在200Wh/kg以上,电池容量来到72.7kWh,相比上代产品,质量能量密度提高了15%。
荣威R ER6通过定制化大模组解决方案,将电池包体积能量密度提高了34%,小模组变大模组,进一步降低电池包内布置安装、电气连接和操作预留等空间需求,零件数量比上一代产品减少了22%。
通过新型电芯模组的设计,优化了电池包内部空间,使得同样体积内可以塞进更多的电池,并以此来提升电池的续航能力。
相比主流电动车电池包体积成组率大概在40-50%,质量成组率在65-75%,ER6大模组电芯结构在提升能量密度和质量能量密度之后,同尺寸电池包下增加了近20kWh的电量,因此将纯电续航里程做到了620km,进一步缓解“里程焦虑”的问题。
电池包安全
当然,为了保证电池包使用安全,荣威R ER6在电池包外壳体和热失控管理系统上也做了优化。
一体式下托盘采用铸铝工艺打造,生产过程不仅成形快,装车质量也会更轻,并对整车安装点的结构形式、四周侧壁各种加强结构和托盘内部加强结构进行优化,使得电池包壳体更加坚固。
电池包内还加入防火罩,防火罩将6个电池模组全部包裹,当电芯内部短路甚至起火时,能够有效隔绝温度过高对电池包壳体造成熔穿。
防火罩由硅胶为主的复合材料跟玻纤材料两层结构组成,复合材料在高温下会陶瓷化,形成质地坚硬的半无机材料,其本身不会存在燃烧属性,并有出色的隔热性能,能够阻止电芯喷出物引燃或熔穿电池包上盖。
质地非常薄的另一层玻纤材料可以在陶瓷层还未形成时提升整体强度,避免材料被撕裂和出现散架的情况。
防爆阀
除此之外电池包还加入了防爆阀和平衡阀设计,防爆阀内侧加了一层薄钢片,电池包内的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,此设计可将高温气体的热量散到外部,让电池包内产生的高温气体不足以制造燃烧条件。
平衡阀只通气不过水的特性可以平衡电池包内外压差,避免电芯短路释放的大量气体在电池包内堆积,造成电池包内部压强过高,导致电池包鼓包和爆炸的情况。
与此同时,荣威R ER6通过BMS电池热管理系统和热失控报警机制实时监测电芯热失控情况,及时自主调控,最大限度保证电池的工作稳定性。
我们知道,电机最基本的组成结构有定子和转子,其中定子上的绕组通过纯铜材料做成,因为铜线本身存在着一点电阻,且通过绕组之后电量很大,此时电机在高速运转时会产生更多的发热和能量损失。
为了让荣威R ER6电驱系统在性能和效率上有更好的平衡,ER6搭载了高功率、高扭矩密度的8层Hair-pin电机。
工程师将绕组铜线的截面积做大、将长度做短,并选用Hair-pin扁线,同时将Hair-pin扁线绕组做到了8层结构,实现了电机效率、功率密度和扭矩密度的提升。
相比起一般的Hair-pin扁线绕组为2层一组上下两组4层排布,8层Hair-pin绕组技术让“趋肤效应”减弱,让铜线周围和中间截面面积通过的电流实现更好的平衡跟利用,减小周围电流过大和发热更明显的问题。
8层Hair-pin绕组电机能够将最高效率再次提升1%,对于现有永磁同步电机而言,其效率已经高达96%,即将逼近物理极限,所以每一次1%的功率提升都是一次极大的挑战和技术突破。
8层Hair-pin与4层Hair-pin绕组电机相比,可将电机效率保持在≥90%的工作区间从83%提升至88%,并在优化了电机冷却系统、转子拓扑等之后,从而将电机的功率密度提升53%,接近6kW/kg,扭矩密度提升12%,接近12N·m/kg。
此时8层Hair-pin扁线绕组电机的转速也被提高至15000转,配合更优的齿比设计以及最高效区间对应的转速范围,ER6的8层Hair-pin电机最高极速达到了185km/h,既让低速状态表现出强劲的动力输出,也能满足更高的车速。
比起4层Hair-pin绕组电机,8层Hair-pin绕组电机技术难度更高、成本更贵,但通过上汽旗下在Hair-pin产业链的优势,可将8层Hair-pin电机做到高度平台化。
根据电机定子外径、铁芯长度和绕组连接方式等实现不同尺寸、不同电压和不同性能需求的产品共线生产,兼容功率在100kW-250kW之间的产品。
另一厢,ER6还采用了电驱动系统同轴布局方案,将电机输出轴做成空心结构,在里面嵌套一个轴承,再在这跟轴承里面放一根细轴,外面空心轴跟里面实心轴能以10倍的关系各自旋转,进一步解决10倍左右的总体减速比问题。
把输出轴、半轴、电机轴放置在同一轴线上,配合电机总成更小的体积优势,实现纵向和横向空间的优化,可将电机仓做得更加紧凑,为车内腾出更多的乘坐空间,也可以进一步压缩车辆的高度,这是同轴布局结构比平行轴布局结构的电动车更有优势的地方。
在荣威全新高端R品牌首款纯电轿车ER6身上,我们看到它在三电技术和电驱动系统上的创新性设计,也看到在新技术加成后所获得的成果。
仅仅72.7kWh的5系三元锂电芯就能做到620km的纯电续航里程,通过创新性的8层Hair-pin扁线绕组技术和同轴电驱动系统布置等方案,让这台还未上市的ER6有了更多的亮点,也让人颇为期待。
荣威R品牌为自己打造了纯电动汽车全新的产品形象,在同级竞品中,ER6目前出圈的机会非常大,期待该车尽快上市,届时教授将为大家带来更多有关该车的实测内容。