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威馬 EX5 三電核心技術(shù)解讀:為了低電耗,他們都做了什么?
關(guān)鍵字:威馬 57kWh 的動(dòng)力電池工況續(xù)航可達(dá) 460km 了解一下?
前不久,威馬正式公布了 EX5 的配置信息,并計(jì)劃于 9 月開始大量交付。但是隨之而來(lái)的疑問(wèn)出現(xiàn)了:最高續(xù)航版本的 EX5 電池組容量不到 60kWh,但是卻有 460km 的 NEDC 工況續(xù)航,而且如果算平均電耗的話,甚至比兩個(gè)低續(xù)航版本的電耗更低。
謎一樣的數(shù)據(jù)……
其實(shí)在三電研發(fā)方面,威馬一直表現(xiàn)的比較低調(diào),不過(guò),他們最近終于主動(dòng)發(fā)聲了。
8 月 17 日,威馬在北京世貿(mào)天階舉辦了一場(chǎng)關(guān)于三電系統(tǒng)的 Workshop,算是在一定程度上回應(yīng)了外界的疑問(wèn)。
威馬的開發(fā)路徑和測(cè)試流程
在聊三電之前,我們先說(shuō)說(shuō)威馬整體的開發(fā)路徑和測(cè)試流程。
威馬有超過(guò) 500 人的三電研發(fā)團(tuán)隊(duì),其中 80%來(lái)自通用和泛亞,所以自然而然地承用了通用的 GVDP 流程。不過(guò)不可能完全沿用,威馬團(tuán)隊(duì)根據(jù)此前的汽車從業(yè)經(jīng)驗(yàn),以及電動(dòng)車固有零部件的屬性,形成了一套自己的開發(fā)路徑和測(cè)試流程。
在進(jìn)行研發(fā) 之前,為了更好地把握用戶需求,威馬會(huì)做一系列市場(chǎng)調(diào)研,從而設(shè)立 15 大項(xiàng)整車技術(shù)目標(biāo),主要從動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性這兩個(gè)維度把握平衡,找到用戶滿意度與整車成本的平衡點(diǎn)。目標(biāo)設(shè)立出來(lái)后進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā),整車性目標(biāo)出來(lái)之后會(huì)被針對(duì)性地分解到各部門,各部門同樣按照目標(biāo)分解為系統(tǒng)級(jí)、零部件級(jí)的小目標(biāo),進(jìn)行開發(fā)、驗(yàn)證和優(yōu)化。最后再根據(jù)整車性目標(biāo),進(jìn)行一層層的零部件級(jí)、系統(tǒng)級(jí),以及整車級(jí)的驗(yàn)收。
在測(cè)試階段,威馬整個(gè)的研發(fā)認(rèn)證體系(WTCS) 包括九大驗(yàn)證領(lǐng)域:三電系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)、車身系統(tǒng)、內(nèi)外飾系統(tǒng)以及電子電器系統(tǒng),還包括 NVH 系統(tǒng)、安全系統(tǒng)以及智能系統(tǒng)、智能駕駛系統(tǒng)。九大領(lǐng)域包含 34 項(xiàng)標(biāo)定實(shí)驗(yàn),120 項(xiàng)整車級(jí)實(shí)驗(yàn),3400 項(xiàng)零部件級(jí)的系統(tǒng),以及 14000 項(xiàng)零部件級(jí)實(shí)驗(yàn)。其中 14000 項(xiàng)零部件級(jí)實(shí)驗(yàn)中有 3000 多項(xiàng)跟三電相關(guān),從這里可以看出來(lái)整個(gè)認(rèn)證體系是以三電系統(tǒng)為核心的。
據(jù)統(tǒng)計(jì),威馬給各部門、系統(tǒng)、零部件共投入超過(guò)約 400 輛工程開發(fā)車輛做開發(fā)驗(yàn)證測(cè)試,累計(jì)測(cè)試?yán)锍坛^(guò) 300 萬(wàn)公里,累計(jì)測(cè)試工作時(shí)間 10 萬(wàn)小時(shí)。在三高標(biāo)定方面,威馬經(jīng)過(guò)了兩輪夏季高原高溫測(cè)試,三輪高寒測(cè)試。高溫測(cè)試進(jìn)行在 7、8 月份的吐魯番,環(huán)境溫度在 50 度以上。高寒測(cè)試最開始在漠河,后兩次在牙克石,牙克石最低溫度為零下 40 度。
兩個(gè)平臺(tái)與四大核心技術(shù)
大體聊完開發(fā)流程和測(cè)試流程后,我們通過(guò)兩個(gè)平臺(tái)和四大核心技術(shù)了解一下威馬的三電技術(shù)。兩個(gè)平臺(tái)是指整車架構(gòu)平臺(tái)和電池包平臺(tái),四大核心技術(shù)是指電池技術(shù)、電驅(qū)技術(shù)、電控技術(shù)以及動(dòng)力系統(tǒng)冷卻技術(shù)。
兩個(gè)平臺(tái):
威馬采用 AJAX 整車架構(gòu)平臺(tái),屬于純正向開發(fā),這個(gè)平臺(tái)可以衍生出轎車、SUV、MPV 等其他車型。純正向研發(fā)有別于油改電的好處在于,可以直接打造適合純電動(dòng)車的底盤,所以威馬在電池鋪陳上沒有中通道和后排隆起的問(wèn)題。
電池包平臺(tái)可以從三個(gè)方面去理解:電芯模組、熱管理系統(tǒng)、箱體結(jié)構(gòu)。威馬采用 VDA 電芯/模組(VDA 是德國(guó)工業(yè)協(xié)會(huì)制定的關(guān)于電芯尺寸、模組尺寸的標(biāo)準(zhǔn)系列),這種標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)可以使威馬的 PACK、電芯、模組與寧德時(shí)代、天津力神、蘇州宇量等供應(yīng)商的電芯兼容。熱管理系統(tǒng)也是平臺(tái)化的,適度調(diào)整水排的大小和長(zhǎng)度,就可以適應(yīng)不同規(guī)格的 PACK。箱體結(jié)構(gòu)的平臺(tái)化就不難理解了,它可以快速實(shí)現(xiàn)不同電量的 PACK 開發(fā)。
四大核心技術(shù):
電池包技術(shù)可以從三個(gè)方面去理解:輕量化、安全性、穩(wěn)定性。
在電池包架構(gòu)輕量化這件事上,威馬沒有采用更輕的鋁(鋁的熱熔和抗熱性能不如鋼),而是把高強(qiáng)度鋼設(shè)計(jì)成球籠狀,實(shí)現(xiàn)用最少的鋼達(dá)到更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)。威馬給出的一組數(shù)據(jù)是,重量減少 17%,能量密度提升 4%,不過(guò),這里并沒有提及對(duì)比參照物。
在安全性上,威馬的 PACK 通過(guò)了 16 項(xiàng)安全測(cè)試,包括擠壓、反轉(zhuǎn)、振落、跌落、機(jī)械沖擊、外部火燒等。威馬表示:經(jīng)過(guò)多輪高標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證,大部分結(jié)果超過(guò)國(guó)標(biāo)要求的兩倍。比如,在擠壓實(shí)驗(yàn)中,國(guó)標(biāo)要求在 X、Y 方向施加 10 噸的力,威馬使用了 20 噸的力變形量仍然小于國(guó)標(biāo)要求。在海水浸泡實(shí)驗(yàn)中,國(guó)標(biāo)要求浸泡時(shí)不能發(fā)生著火爆炸現(xiàn)象,威馬 PACK 測(cè)試完成拆包之后發(fā)現(xiàn) PACK 沒有水跡。在火燒實(shí)驗(yàn)中,國(guó)標(biāo)要求遠(yuǎn)離火源后兩分鐘內(nèi)火要熄滅,威馬 PACK 離開火源立刻熄滅。
熱管理可以最大程度上監(jiān)管電池包的穩(wěn)定性,它在每個(gè)電芯模組上設(shè)有多個(gè)溫度傳感器,實(shí)時(shí)監(jiān)控電芯最高溫度,平均溫度以及最低溫度,并根據(jù)溫度閥值進(jìn)行調(diào)整,可以使整個(gè) PACK 的運(yùn)行,電壓、電芯溫度始終保持在正負(fù)兩度以內(nèi)(一些其他電動(dòng)車控制在 5 度以內(nèi))。
電驅(qū)技術(shù)可以從兩個(gè)方面去理解:集成度、功率密度。
威馬的電驅(qū)系統(tǒng)集成度非常高,它集成了電機(jī)控制器、高壓配電、壓縮機(jī)、驅(qū)動(dòng)電橋、交流充電機(jī)以及減震懸置等部件,幾乎所有三電方面的零部件都集成在整個(gè)動(dòng)力總成當(dāng)中了。在這樣的設(shè)計(jì)下,威馬 EX5 100%扭矩響應(yīng)時(shí)間在 200 毫秒以內(nèi),峰值功率為 160kW,峰值扭矩為 315N·m,百公里加速時(shí)間小于 8.5s。另外得益于這樣緊湊的設(shè)計(jì),威馬 EX5 的前備箱有 60L 的儲(chǔ)物空間。
功率密度是威馬值得驕傲的一點(diǎn)。它的電機(jī)和減速器一共 73.5 公斤,峰值功率為 160kW,兩者相除則是功率密度,所以威馬的功率密度為 2.17。相比之下,帝豪 GSe 的功率密度為 1.46(130/89),特斯拉 Model 3 的功率密度為 2.08(175/84)。
威馬電控系統(tǒng)核心控制器使用多核主芯片,硬件部分采用雙核 CPU;軟件部分采用全模塊化自動(dòng)代碼生成,并且在相應(yīng)環(huán)節(jié)會(huì)進(jìn)行多輪 HIL(硬件在環(huán))測(cè)試、MIL(模型在環(huán))測(cè)試以及 SIL(軟件在環(huán))測(cè)試,來(lái)確保其穩(wěn)定性。
威馬的獨(dú)立液冷回路可以保證動(dòng)力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這項(xiàng)技術(shù)可以做到把電機(jī)、逆變器、DDC 這些關(guān)鍵的三電核心零部件的工作溫度范圍控制在合理的溫度范圍內(nèi),保證它們?cè)跇O端環(huán)境下正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
所以續(xù)航到底怎么樣?
這次 Workshop 上,來(lái)自威馬汽車成都研究院的三電高級(jí)經(jīng)理王星著重講解了他們?cè)?EX5 電耗方面做的的優(yōu)化工作。這些優(yōu)化主要集中在以下方面:風(fēng)阻、滾阻、整車輕量化、PACK 效率、電機(jī)效率、電控效率、四輪定位、車身精度、傳動(dòng)效率、能量回收、熱管理、質(zhì)心分布、標(biāo)定、放電深度、怠速工況。
威馬 EX5 的三個(gè)版本的綜合工況續(xù)航分別是 300km、400km 和 460km,而電池容量分別為 46kWh、53 kWh 以及 57 kWh,用電池組容量除以續(xù)航里程,就可以簡(jiǎn)單得出每個(gè)版本的平均電耗水平,因此也就有了我們開頭提到的那個(gè)疑問(wèn)。對(duì)此,王星的說(shuō)法是,電耗這件事并不能簡(jiǎn)單的把電量和續(xù)航里程相除得出結(jié)論,我們可以在有些策略上、方法上做到針對(duì)性的調(diào)整。
這里所謂的針對(duì)性調(diào)整,我們是否可以理解為不同的續(xù)航版本用了不同的優(yōu)化策略呢?所以,其實(shí)這個(gè)問(wèn)題并沒有解釋清楚。
這個(gè)回答把能耗問(wèn)題轉(zhuǎn)為一個(gè)更深入的技術(shù)調(diào)教問(wèn)題,我們聽得云里霧里,不過(guò)根據(jù)以上那些優(yōu)化層面,大概能總結(jié)以下十條原因: 1. 整車風(fēng)阻系數(shù)比較低,只有 0.3Cd。2. 采用低滾阻輪胎。3. 優(yōu)化電機(jī)空載損失。4. 高集成度的動(dòng)力總成,使得傳動(dòng)效率會(huì)更高。5. 采用更加輕量化的設(shè)計(jì)。6. 降低控制器開關(guān)損耗,控制電流軌跡從而提高電流利用率。7. 高達(dá) 95%以上的能量回收。8. 減少輪胎摩擦損耗。9. 提高 PACK 放電效率和放電深度。10. 更加合理的質(zhì)心分布。
至于這些技術(shù)作用到 EX5 上,到底能帶來(lái)怎樣的實(shí)際續(xù)航里程表現(xiàn),我們也會(huì)在第一時(shí)間進(jìn)行實(shí)車實(shí)測(cè)。
Bernice
作者問(wèn)答
問(wèn):你會(huì)考慮購(gòu)買威馬 EX5 嗎?
- 原標(biāo)題:威馬 EX5 三電核心技術(shù)解讀:為了低電耗,他們都做了什么?
- 責(zé)任編輯:關(guān)文平
- 最后更新: 2018-08-24 10:23:05
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