【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。
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