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20万以内也可续航600km+ 荣威R ER6三电技术解析

2020-07-09 09:59 | EV知道

进入2020年,电动汽车也进入了一个新的发展阶段,除了搭载更高级别更多辅助功能的自动驾驶外,续航也是一个重要的方面。600km+如同一个魔咒,成为众多新车型的亮点,仿佛谁家没有一个达到600km续航的车型都不好意思说自己在做电动汽车。但都知道续航越大电池容量越大,车辆的自重和成本也越高,消费者希望扩大电动汽车的出行半径的同时,也会担心电动汽车成本和安全问题,这对于近期也在主打600km+续航,售价20万以内的荣威R ER6亦是如此。

20万以内也可续航600km+ 荣威R ER6三电技术解析

荣威R ER6以20万内唯一620km超长续航纯电轿车身份的确吸引了不少关注度。但620km续航想要纯靠增加电池组来实现,必然会使成本增加,想要20万以下的售价似乎不太可能。那么荣威R ER6具体采用了哪些技术和方案实现续航增加的同时成本也能很好的控制?

其实做到这些无非是采用成本相对合理的高密度电池和降低能耗提高利用率,但是各家有各家不同的技术和不同个的方案,而这次主要了解一下荣威R ER6在三电方面采用的方案。

高效率高集成电驱

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将电驱系统高度集成是目前电动汽车都会采用的方案,高度集成的电驱除了可节约空间外,还可以提高能效。而ER6搭载的高功率、高扭矩密度的8层Hair-pin电机,结合紧凑的同轴布置方案,使集成电驱动总成的功率密度和扭矩密度大幅提升,同时效率也得到进一步提升,从而达到提升车辆续航能力。

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1、8层Hair-pin绕组设计:

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电机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。

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对比4层Hair-pin绕组电机,8层Hair-pin绕组电机效率≥90%的区间从83%提升到了88%,增加了整整5%。此外,通过仿真软件测算的效率MAP数据显示,同一款ER6车型分别采用8层Hair-pin电机和4层Hair-pin电机时,搭载8层Hair-pin电机的车型NEDC工况的平均电耗从13.8kWh/100km下降到12.2kWh/100km,降幅超过11.5%,有效提升车辆续航里程。

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与上一代电机相比,ER6电机的功率密度进一步提升53%,接近6kW/kg;扭矩密度进一步提升12%,接近12Nm/kg。

2、同轴布置方案:

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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,能够带来更宽敞的乘坐空间。

大容量更安全的电池

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提高续航里程又要控制车重避免能耗增高,就需要采用高密度电池。但荣威R ER6并非采用的811电池,而依靠大模组方案,并使用成熟稳定、电池能量密度达到180Wh/kg的 NCM523电芯,使综合续航同样达到620km,同时也更加安全可靠。此外,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。

何为大模组?

此前,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。

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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。

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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。

多方面电池热失控管理

但电池的安全不只是结构上要有足够的强度避免电池受损出现事故,同时在热失控管理方面也要有足够的安全保障。

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上汽荣威在荣威R ER6设计中除了选择成熟稳定的523电芯和性能优良的防火罩外,还配备了额疏堵结合的排气通道,并通过BMS电池管理系统和热失控报警机制,对电池温度进行实时调控,有效延缓热蔓延过程,降低热失控风险。

说到更加成熟稳定的NCM523电芯,是因为NCM523电芯中镍、钴、锰在材料中的比例为5:2:3,因为钴和锰的比例高。钴具有稳定的层状结构,可提高电池充放电速率和循环寿命,而锰则是负责提升电池的安全性,所以,对比为了提高能量密度而含有更多镍元素的811电池来说更安全。

1、电池的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。

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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。

2、疏堵结合的排气通道:

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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。

3、及时有效的热失控防护:

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热失控从原理上来说,是某个电芯的温度超过了阿仑尼乌斯方程的临界温度,进入了不可控的区域。为将热失控发生的概率降到最低,ER6更换了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。

写在最后:

因为电动汽车的特性使得消费者在使用电动汽车时多少都会有续航焦虑,为了在一定程度上缓解这种焦虑,电动汽车的续航里程越来越长。但提高电动汽车续航并非要一味的追求更高能量密度电池,毕竟能量密度越高的电池成本和不稳定性越高。如若类似上汽荣威R ER6这样,选择相对成熟的电芯,从提高电驱的效率和模组结构等方法也能得到600+的续航里程。并且这样的方法让车辆拥有长续航和电池安全的同时,也会降低消费者的购车和使用成本。

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责任编辑:张默怡
  • 专家级 2020-07-28

    不管有车还是没车,很多人都会选择先将驾驶执照拿在手上,毕竟在现在社会,驾驶执照可以称得上是一门生存技巧,而不是生活技巧了。

  • 专家级 2020-07-20

    胎压,严格意义上指的是轮胎内部空气的压强。在汽车保养上发动机是汽车的心脏,发动机的损坏将导致汽车生命的耗尽,那么轮胎胎压则是汽车的血压,胎压的高低对汽车的性能和动力有着至关重要的作用。

  • 专家级 2020-06-10

    继家族首款车型——定位中大型SUV的蔚来ES8自2017年底推出后一年,蔚来很快又在2018年底再接再厉推出了第二款车型蔚来ES6。

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