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20萬以內也可續航600km+ 榮威R ER6三電技術解析

2020-07-09 09:59 | EV知道

進入2020年,電動汽車也進入了一個新的發展階段,除了搭載更高級別更多輔助功能的自動駕駛外,續航也是一個重要的方面。600km+如同一個魔咒,成為眾多新車型的亮點,仿佛誰家沒有一個達到600km續航的車型都不好意思説自己在做電動汽車。但都知道續航越大電池容量越大,車輛的自重和成本也越高,消費者希望擴大電動汽車的出行半徑的同時,也會擔心電動汽車成本和安全問題,這對於近期也在主打600km+續航,售價20萬以內的榮威R ER6亦是如此。

20萬以內也可續航600km+ 榮威R ER6三電技術解析

榮威R ER6以20萬內唯一620km超長續航純電轎車身份的確吸引了不少關注度。但620km續航想要純靠增加電池組來實現,必然會使成本增加,想要20萬以下的售價似乎不太可能。那麼榮威R ER6具體採用了哪些技術和方案實現續航增加的同時成本也能很好的控制?

其實做到這些無非是採用成本相對合理的高密度電池和降低能耗提高利用率,但是各家有各家不同的技術和不同個的方案,而這次主要了解一下榮威R ER6在三電方面採用的方案。

高效率高整合電驅

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將電驅系統高度整合是目前電動汽車都會採用的方案,高度整合的電驅除了可節約空間外,還可以提高能效。而ER6搭載的高功率、高扭矩密度的8層Hair-pin電機,結合緊湊的同軸佈置方案,使整合電驅動總成的功率密度和扭矩密度大幅提升,同時效率也得到進一步提升,從而達到提升車輛續航能力。

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1、8層Hair-pin繞組設計:

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電機在定子上的繞組裏通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,由於通過繞組的電流很大,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。

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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。這裡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,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。

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對比4層Hair-pin繞組電機,8層Hair-pin繞組電機效率點90%的區間從83%提升到了88%,增加了整整5%。此外,通過倣真軟體測算的效率MAP數據顯示,同一款ER6車型分別採用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%,有效提升車輛續航里程。

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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。

2、同軸佈置方案:

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現在市面上純電動汽車的電驅系統一般採用平行軸佈置結構,對於空間的利用率不高,而ER6的電驅系統採用同軸佈局結構,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後方向上的尺寸,相較于採用平行軸佈置結構的純電動汽車,能夠帶來更寬敞的乘坐空間。

大容量更安全的電池

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提高續航里程又要控制車重避免能耗增高,就需要採用高密度電池。但榮威R ER6並非採用的811電池,而依靠大模組方案,並使用成熟穩定、電池能量密度達到180Wh/kg的 NCM523電芯,使綜合續航同樣達到620km,同時也更加安全可靠。此外,電池還採用了疏堵結合的熱失控防護,並通過UL2580電池安全認證。

何為大模組?

此前,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,就如同得房率一樣。

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主流純電動車型的電池包體積成組率大概在40-50%,品質成組率在65-75%,換言之,就是有一半的體積和三分之一的重量都沒用來存儲能量,在能量密度方面還有很大的提升空間。

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對此,ER6搭載的電池包採用了把多個標準模組打散再整合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,進一步提升整合效率、增強結構強度。

多方面電池熱失控管理

但電池的安全不只是結構上要有足夠的強度避免電池受損出現事故,同時在熱失控管理方面也要有足夠的安全保障。

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上汽榮威在榮威R ER6設計中除了選擇成熟穩定的523電芯和性能優良的防火罩外,還配備了額疏堵結合的排氣通道,並通過BMS電池管理系統和熱失控報警機制,對電池溫度進行實時調控,有效延緩熱蔓延過程,降低熱失控風險。

説到更加成熟穩定的NCM523電芯,是因為NCM523電芯中鎳、鈷、錳在材料中的比例為5:2:3,因為鈷和錳的比例高。鈷具有穩定的層狀結構,可提高電池充放電速率和迴圈壽命,而錳則是負責提升電池的安全性,所以,對比為了提高能量密度而含有更多鎳元素的811電池來説更安全。

1、電池的防火罩包含兩層結構:

一層是硅膠為主的複合材料,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,使材料不至於撕裂或散架。

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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。

2、疏堵結合的排氣通道:

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ER6在電池包箱體上設置了“只通氣不過水”的平衡閥,並在電池包上放置了4個排氣量充足的單向彈簧防爆閥,構建起疏堵結合的排氣通道。

3、及時有效的熱失控防護:

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熱失控從原理上來説,是某個電芯的溫度超過了阿侖尼烏斯方程的臨界溫度,進入了不可控的區域。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,並通過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。

寫在最後:

因為電動汽車的特性使得消費者在使用電動汽車時多少都會有續航焦慮,為了在一定程度上緩解這種焦慮,電動汽車的續航里程越來越長。但提高電動汽車續航並非要一味的追求更高能量密度電池,畢竟能量密度越高的電池成本和不穩定性越高。如若類似上汽榮威R ER6這樣,選擇相對成熟的電芯,從提高電驅的效率和模組結構等方法也能得到600+的續航里程。並且這樣的方法讓車輛擁有長續航和電池安全的同時,也會降低消費者的購車和使用成本。

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責任編輯:張默怡
  • 專家級 2020-10-21

    家用的小汽車的輪轂軸承的確是不需要加注潤滑油的,但是並不代表軸承內沒有潤滑油存在,而是密封比較好,軸承內的潤滑油不會被污染、也不會流失。

  • 專家級 2020-07-28

    不管有車還是沒車,很多人都會選擇先將駕駛執照拿在手上,畢竟在現在社會,駕駛執照可以稱得上是一門生存技巧,而不是生活技巧了。

  • 專家級 2020-07-20

    胎壓,嚴格意義上指的是輪胎內部空氣的壓強。在汽車保養上發動機是汽車的心臟,發動機的損壞將導致汽車生命的耗盡,那麼輪胎胎壓則是汽車的血壓,胎壓的高低對汽車的性能和動力有著至關重要的作用。

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