620km長(zhǎng)續(xù)航如何煉成？ 探秘榮威R ER6三電系統(tǒng)

　　【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】2020年對(duì)于上汽榮威來說絕對(duì)是有歷史意義的一年，整個(gè)品牌的戰(zhàn)略進(jìn)行了大幅度的調(diào)整，其中獅標(biāo)與R標(biāo)雙標(biāo)戰(zhàn)略引出燃油與純電動(dòng)兩條完全獨(dú)立的產(chǎn)品線。其中，全新R標(biāo)將帶來集智設(shè)計(jì)理念，預(yù)示著其產(chǎn)品線將朝著年輕化以及高品質(zhì)的方向發(fā)展。而榮威ER6作為榮威R標(biāo)下首款純電轎車，將能實(shí)現(xiàn)620km超長(zhǎng)續(xù)航以及12.2kWh百公里超低電耗。我們本次受邀來到位于上海鬧市中心的榮威智能廣場(chǎng)，通過上汽工程師們的現(xiàn)場(chǎng)講解，對(duì)其三電系統(tǒng)進(jìn)行了一番解讀。

　　電驅(qū)系統(tǒng)是純電動(dòng)汽車的核心，其性能和效率直接影響電動(dòng)汽車的動(dòng)能。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(jī)，同時(shí)整體構(gòu)造也相比上一代電機(jī)有所調(diào)整，取而代之的是緊湊的創(chuàng)新同軸布置方案，在性能、續(xù)航和使用空間等方面都有所幫助。

　　電機(jī)的特性決定了電機(jī)的轉(zhuǎn)速和輪端的轉(zhuǎn)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(dòng)這一問題，一般純電車型會(huì)把它拆成兩級(jí)傳動(dòng)，即通過一個(gè)中間軸做成兩對(duì)齒輪來解決，傳動(dòng)軸從兩根變成了三根，并沒有充分利用空間。

　　可以說，榮威ER6對(duì)于電驅(qū)系統(tǒng)創(chuàng)新的同軸布置方案巧妙地利用了半軸周圍空間，避免了空間浪費(fèi)。

　　而在電機(jī)的設(shè)計(jì)上，榮威ER6同樣也給我們帶來了不小驚喜。了解電機(jī)原理的朋友應(yīng)該都知道，電機(jī)在定子上的繞組里通過電流形成磁場(chǎng)來驅(qū)動(dòng)車輛。繞組的材料即使用純銅來做，也會(huì)有一點(diǎn)點(diǎn)電阻，由于通過繞組的電流很大，在大功率高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，這一點(diǎn)點(diǎn)電阻就會(huì)造成很大的發(fā)熱和能量損失。
　　為了解決這個(gè)問題，上汽工程師從繞組的結(jié)構(gòu)上想辦法把截面積做大、長(zhǎng)度做短，選用了Hair-pin扁線繞組。

　　電機(jī)高轉(zhuǎn)速下有著明顯的“趨膚效應(yīng)(skin effect)”，導(dǎo)致中間的面積被浪費(fèi)，周圍的電流很大，發(fā)熱明顯，效率降低。所以，工程師把繞組繼續(xù)拆分成8層，并合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，形成了現(xiàn)在的8層Hair-pin繞組設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)效率、功率密度和扭矩密度的提升。

　　據(jù)工程師透露，相比于4層Hair-pin繞組電機(jī)，ER6搭載的8層Hair-pin繞組電機(jī)最高熱效率提升1%，至97%，已經(jīng)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(jìn)步所要付出的是越多的。
　　此外，通過仿真軟件測(cè)算的效率MAP數(shù)據(jù)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(tài)下，同一輛ER6在相同的行駛條件下，搭載4層繞組的電機(jī)只能行駛548km左右，這要比搭載8層繞組電機(jī)的ER6足足少了將近72km的里程！

　　與上一代電機(jī)相比，ER6電機(jī)的功率密度進(jìn)一步提升了53%，接近6kW/kg；扭矩密度進(jìn)一步提升12%，接近12Nm/kg，甚至比特斯拉Model 3搭載的電機(jī)更高。同時(shí)，在8層Hair-pin扁線繞組電機(jī)的加持下，ER6最高轉(zhuǎn)速達(dá)到了15000rpm，搭配合理的齒比設(shè)計(jì)，新車0-100km/h加速僅需7.8s。

　　對(duì)于車輛續(xù)航能力提升的幫助，間接層面是提高電機(jī)的效率，節(jié)省能耗，而直接層面無疑就是加大電池的容量。
　　基于留給電池組的體積并沒有發(fā)生太大的變化的情況下，要想提升容量，那么改善體積密度絕對(duì)是首選。

　　主流車用動(dòng)力電池的發(fā)展思路是從電芯組成模組，再把模組組成電池包。但這兩個(gè)過程，都會(huì)有轉(zhuǎn)換效率，而主流純電動(dòng)車型的電池包體積成組率大概在40-50%。換句話說，也就是現(xiàn)有的體積中，有將近一半的體積是被浪費(fèi)掉的，這部分體積并沒有對(duì)電池容量提供任何的幫助。

　　因此，工程師們的思路就很明顯，盡可能地將這些沒有被利用的體積也轉(zhuǎn)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(shù)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(duì)結(jié)構(gòu)的升級(jí)。

　　電池包還采用了一體式鑄鋁托盤，把冷卻板與框架集成為一體，兼顧電池冷卻和加熱功能，在確保PACK框架強(qiáng)度的同時(shí)，還進(jìn)一步提高了集成效率。電池包僅靠523電芯，就把能量密度高做到180Wh/kg，與上一代產(chǎn)品相比，質(zhì)量能量密度提升了15%。

　　把這些提升轉(zhuǎn)化成實(shí)際結(jié)果，電池包體積能量密度提升了34%，對(duì)比其他同尺寸電池包，電池能量從54.3kWh提升到了72.7kWh，增長(zhǎng)了近20kWh的電量。

　　前不久，工信部也發(fā)布了關(guān)于實(shí)施電動(dòng)汽車強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)的通知。內(nèi)容包含了對(duì)電動(dòng)車新的安全要求，其中要求廠家需對(duì)電池系統(tǒng)做熱擴(kuò)散試驗(yàn)，要求電池單體發(fā)熱失控后，系統(tǒng)需在5分鐘內(nèi)不起火、不爆炸，已預(yù)留足夠的安全時(shí)間。
　　ER6在這項(xiàng)規(guī)定上表現(xiàn)搶眼，官方宣布可以在發(fā)熱失控后20分鐘內(nèi)做到不起火、不爆炸。這并非盲目自信，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(diǎn)。

　　在許多能源化工行業(yè)都要求所使用的的儀器設(shè)備要屬于本安型設(shè)備，就是設(shè)備本身就應(yīng)當(dāng)無安全隱患。 ER6在電池選擇上就較為謹(jǐn)慎，所使用的電池選用相對(duì)成熟安全的NCM523電芯，鎳、鈷、錳在材料中的比例為5:2:3，鈷和錳的比例高，有更高的安全和穩(wěn)定性。

　　同時(shí)，ER6在電池包箱體上設(shè)置了“只通氣不過水”的平衡閥，并在電池包上放置了4個(gè)排氣量充足的單向彈簧防爆閥，構(gòu)建起疏堵結(jié)合的排氣通道。這么做的目的還是在于及時(shí)排除高溫氣體，不給燃燒提供任何有利的條件。

　　最后一點(diǎn)設(shè)計(jì)則是屬于將熱失控的概率降低到最低。ER6更換了電池模組下方的導(dǎo)熱材料，并通過BMS電池管理系統(tǒng)、熱失控報(bào)警機(jī)制，實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)崾Э厍闆r，及時(shí)進(jìn)行調(diào)控，有效降低熱蔓延速度。

　　雖然消費(fèi)者并不一定會(huì)花太多的心思去弄清楚一款電動(dòng)車產(chǎn)品的三電系統(tǒng)如何運(yùn)轉(zhuǎn)，但是對(duì)他們來說，高效可靠的行駛性能、更低的能量損耗能夠帶來更長(zhǎng)的續(xù)航里程才是最重要的關(guān)注點(diǎn)，而這背后必定是三電系統(tǒng)在良好協(xié)同從而提供足夠的保障。從榮威R ER6的三電系統(tǒng)來看，上汽集團(tuán)顯然是將多年的技術(shù)累積沉淀毫無保留地應(yīng)用在了這款車型當(dāng)中，在此基礎(chǔ)上，榮威R ER6將能實(shí)現(xiàn)620km的NEDC續(xù)航里程，以及15分鐘補(bǔ)充200公里續(xù)航的充電效率，可以說在20萬以內(nèi)級(jí)別的純電轎車來說有著不錯(cuò)的硬實(shí)力了。而至于其具體的表現(xiàn)，我想等到新車上市后再來評(píng)測(cè)感受一番。（圖/文/攝：太平洋汽車網(wǎng) 黃增鑒）