620km長續航如何煉成？ 探秘榮威R ER6三電系統
【太平洋汽車網 技術頻道】2020年對於上汽榮威來說絕對是有歷史意義的一年，整個品牌的戰略進行了大幅度的調整，其中獅標與R標雙標戰略引出燃油與純電動兩條完全獨立的產品線。其中，全新R標將帶來集智設計理念，預示著其產品線將朝著年輕化以及高品質的方向發展。而榮威ER6作為榮威R標下首款純電轎車，將能實現620km超長續航以及12.2kWh百公里超低電耗。我們本次受邀來到位於上海鬧市中心的榮威智慧廣場，透過上汽工程師們的現場講解，對其三電系統進行了一番解讀。
電驅系統是純電動汽車的核心，其效能和效率直接影響電動汽車的動能。據現場的上汽工程師介紹，ER6搭載了高功率、高扭矩密度的8層Hair-pin電機，同時整體構造也相比上一代電機有所調整，取而代之的是緊湊的創新同軸佈置方案，在效能、續航和使用空間等方面都有所幫助。
電機的特性決定了電機的轉速和輪端的轉速差別很大，期間需要10倍左右的總體減速比。為了解決10倍傳動這一問題，一般純電車型會把它拆成兩級傳動，即透過一箇中間軸做成兩對齒輪來解決，傳動軸從兩根變成了三根，並沒有充分利用空間。
可以說，榮威ER6對於電驅系統創新的同軸佈置方案巧妙地利用了半軸周圍空間，避免了空間浪費。
而在電機的設計上，榮威ER6同樣也給我們帶來了不小驚喜。瞭解電機原理的朋友應該都知道，電機在定子上的繞組裡透過電流形成磁場來驅動車輛。繞組的材料即使用純銅來做，也會有一點點電阻，由於透過繞組的電流很大，在大功率高速運轉時，這一點點電阻就會造成很大的發熱和能量損失。
為了解決這個問題，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。
電機高轉速下有著明顯的“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，併合理設計結構，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。
據工程師透露，相比於4層Hair-pin繞組電機，ER6搭載的8層Hair-pin繞組電機最高熱效率提升1%，至97%，已經逼近物理上限。不要小看1%的提升，要知道越往最高處，獲得相同程度的進步所要付出的是越多的。
此外，透過模擬軟體測算的效率MAP資料顯示，新車NEDC工況的平均電耗從13.8kWh/100km下降到12.2kWh/100km，降幅超過11.5%。也就是說在理想狀態下，同一輛ER6在相同的行駛條件下，搭載4層繞組的電機只能行駛548km左右，這要比搭載8層繞組電機的ER6足足少了將近72km的里程！
與上一代電機相比，ER6電機的功率密度進一步提升了53%，接近6kW/kg；扭矩密度進一步提升12%，接近12Nm/kg，甚至位元斯拉Model 3搭載的電機更高。同時，在8層Hair-pin扁線繞組電機的加持下，ER6最高轉速達到了15000rpm，搭配合理的齒比設計，新車0-100km/h加速僅需7.8s。
對於車輛續航能力提升的幫助，間接層面是提高電機的效率，節省能耗，而直接層面無疑就是加大電池的容量。
基於留給電池組的體積並沒有發生太大的變化的情況下，要想提升容量，那麼改善體積密度絕對是首選。
主流車用動力電池的發展思路是從電芯組成模組，再把模組組成電池包。但這兩個過程，都會有轉換效率，而主流純電動車型的電池包體積成組率大概在40-50%。換句話說，也就是現有的體積中，有將近一半的體積是被浪費掉的，這部分體積並沒有對電池容量提供任何的幫助。
因此，工程師們的思路就很明顯，儘可能地將這些沒有被利用的體積也轉換成電池，提高體積利用率。
體積能量密度的改善措施中，原先存在的一些間隙也都被妥善“填滿”了電池，另外大模組電池零件數量相比較上一代足足減少了22%，零件變少，一體式的物件變多，這本身就是對結構的升級。
電池包還採用了一體式鑄鋁托盤，把冷卻板與框架整合為一體，兼顧電池冷卻和加熱功能，在確保PACK框架強度的同時，還進一步提高了整合效率。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%。
把這些提升轉化成實際結果，電池包體積能量密度提升了34%，對比其他同尺寸電池包，電池能量從54.3kWh提升到了72.7kWh，增長了近20kWh的電量。
前不久，工信部也釋出了關於實施電動汽車強制性國家標準的通知。內容包含了對電動車新的安全要求，其中要求廠家需對電池系統做熱擴散試驗，要求電池單體發熱失控後，系統需在5分鐘內不起火、不爆炸，已預留足夠的安全時間。
ER6在這項規定上表現搶眼，官方宣佈可以在發熱失控後20分鐘內做到不起火、不爆炸。這並非盲目自信，而是的確ER6在熱失控管理上下了非常多的功夫，可以歸納為以下幾點。