對(duì)于購(gòu)買(mǎi)新能源汽車,大多數(shù)消費(fèi)者除了關(guān)心車輛的續(xù)航里程外,另一個(gè)關(guān)心的就是整車的三電系統(tǒng)技術(shù),即電池、電機(jī)、電控。同時(shí),消費(fèi)者大多還是保守的相信并選擇傳統(tǒng)車企多年來(lái)的技術(shù)積累,對(duì)造車新勢(shì)力相對(duì)陌生,并持著懷疑的態(tài)度。而在這兩年開(kāi)始專做純電動(dòng)汽車的造車新勢(shì)力在三電技術(shù)上真的是菜鳥(niǎo)嗎?技術(shù)真的不如傳統(tǒng)車企嗎?下面我將以造車新勢(shì)力中的代表企業(yè)——威馬汽車為例,解讀威馬汽車以及威馬EX5在三電系統(tǒng)技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)。
不是造車新勢(shì)力的菜鳥(niǎo),而是經(jīng)驗(yàn)豐富的老司機(jī)
威馬汽車一直借用通用的GVDP流程,這套流程吸取了先進(jìn)的造車制造設(shè)計(jì)理念,同時(shí)結(jié)合北美地區(qū)、中國(guó)地區(qū)當(dāng)?shù)刂贫刃纬傻耐暾w系。威馬就是借用了高標(biāo)準(zhǔn),并且在某些方面可以做到比GVDP更高的流程。
威馬汽車整個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)有超過(guò)500人的三電研發(fā)人員,其中80%來(lái)自通用和泛亞等,繼承了通用的GVDP流程,并且在此基礎(chǔ)上根據(jù)汽車行業(yè)的從業(yè)經(jīng)驗(yàn),以及根據(jù)電動(dòng)車固有零部件的屬性,形成了威馬自己的測(cè)試開(kāi)發(fā)流程、研發(fā)認(rèn)證體系。
不管是在造型、研發(fā)、制造、工廠方面威馬汽車都取得了優(yōu)異的成績(jī),比如造型時(shí)尚前衛(wèi),整車風(fēng)阻系數(shù)低于0.3,智能交互設(shè)計(jì)也在2018年得到德國(guó)的IF設(shè)計(jì)大獎(jiǎng),工廠從一片空地到現(xiàn)在以高標(biāo)準(zhǔn)、短周期完成了標(biāo)定建設(shè),并且試裝投產(chǎn),為批量生產(chǎn)做好了準(zhǔn)備。同時(shí),三電核心技術(shù)具有完全自主的開(kāi)發(fā)能力。
下面通過(guò)兩個(gè)平臺(tái)、四大核心技術(shù)了解一下威馬汽車在三電系統(tǒng)中的技術(shù)。
一、整車架構(gòu)的平臺(tái)化
威馬EX5是威馬汽車AJAX平臺(tái)的首款產(chǎn)品,AJAX平臺(tái)是一個(gè)純正向開(kāi)發(fā)的電動(dòng)平臺(tái),有別于市面上很多從油改電的方式,如果油改電,電池包的設(shè)計(jì)則要將就車身底盤(pán),因此中通道、后排隆起是完全無(wú)法避免的問(wèn)題。如果電池包將就車身底盤(pán),意味著電池包是異形的,長(zhǎng)寬高都不成比例,而在AJAX平臺(tái)中則是車身匹配電池包,上述問(wèn)題完全不存在。
此外,此平臺(tái)可以衍生出轎車、SUV、MPV的車型。這個(gè)平臺(tái)下的離地間隙最小可以達(dá)到174mm(有的可以達(dá)到180mm),使其在同樣的空間下可以布置更多的電量。
二、電池包的平臺(tái)化
電池包的平臺(tái)化可以分為三個(gè)方面,首先是電芯模組的平臺(tái)化,其次是熱管理系統(tǒng)的平臺(tái)化,最后是箱體結(jié)構(gòu)的平臺(tái)化。
電芯模組平臺(tái)化:
威馬汽車采用VDA的標(biāo)準(zhǔn)電芯和模組,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。采用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系列可以帶來(lái)什么好處呢?在設(shè)計(jì)電池包、設(shè)計(jì)電芯、設(shè)計(jì)模組時(shí),就可以使得邊界尺寸做一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化,以及連線、固定卡扣都可以做標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行的。這樣電池包、電芯、模組就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)寧德時(shí)代、天津力神、蘇州宇量這些主流電池供應(yīng)商的產(chǎn)品兼容,同時(shí)也對(duì)方形、圓形、軟包電芯都有更深程度的研究,從而建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品庫(kù)。
熱管理系統(tǒng)平臺(tái)化:
前期通過(guò)CFD的仿真,可以通過(guò)對(duì)流道設(shè)計(jì)、流阻分布,以及對(duì)熱平衡的仿真,來(lái)確定這款熱管理系統(tǒng)是否滿足當(dāng)前的電池包,通過(guò)調(diào)整水排的大小、長(zhǎng)度來(lái)改變、來(lái)適應(yīng)電池包,平臺(tái)化的可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速開(kāi)發(fā),降低產(chǎn)品成本。
箱體結(jié)構(gòu)平臺(tái)化:
通過(guò)箱體平臺(tái)化模塊設(shè)計(jì),可以快速實(shí)現(xiàn)不同電量的電池包開(kāi)發(fā)。
三、電池包的輕量化技術(shù)
威馬汽車在電池包的材料選擇上使用比例超過(guò)70%的高強(qiáng)度的鋼,拉伸強(qiáng)度超過(guò)780兆帕,通過(guò)高強(qiáng)度的內(nèi)置加設(shè)計(jì)以及高強(qiáng)度的外置加設(shè)計(jì),形成球籠式造型,使其可以使用最少的鋼達(dá)到最強(qiáng)的結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明電池包減重效果達(dá)到17%,能量密度提升4%,從而提升了續(xù)航里程。
在高強(qiáng)度鋼的加持下,在16項(xiàng)全面安全測(cè)試當(dāng)中一次性通過(guò),通過(guò)CAE的分析和匹配,包括擠壓、反轉(zhuǎn)、振落、跌落、機(jī)械沖擊、外部火燒等,而結(jié)果均是超出兩倍于國(guó)標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)。
四、電池包熱管理技術(shù)
如何讓電池包能夠高效穩(wěn)定的運(yùn)行,威馬汽車有一套自己的核心技術(shù)。
這套熱管理系統(tǒng)是一年四季全天候的,并且和動(dòng)力冷卻系統(tǒng)是分開(kāi)的,獨(dú)立液冷回路。因?yàn)殡姵匕臏囟茸兓c動(dòng)力總成的溫度變化范圍是不一致的,變化速率也不同,分開(kāi)的獨(dú)立液冷回路可以做到更精確、更可控的溫度控制。
同時(shí),整套熱管理系統(tǒng)對(duì)每個(gè)模組都有多個(gè)電芯溫度傳感器,可以實(shí)時(shí)監(jiān)控電芯最大最高溫度,平均溫度以及最低溫度,并根據(jù)溫度閥值進(jìn)行調(diào)整。此外,熱管理系統(tǒng)可以對(duì)流道設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真,對(duì)電池包熱平衡進(jìn)行仿真。相對(duì)于同行業(yè)來(lái)講,業(yè)內(nèi)普遍的熱管理可以做到5℃以內(nèi),而威馬汽車的熱管理系統(tǒng)可以在控制2℃以內(nèi)。
五、高級(jí)集成度的電機(jī)技術(shù)
高集成的電驅(qū)系統(tǒng):
電驅(qū)系統(tǒng)集成了包括逆變器、高壓配電、DDC及壓縮機(jī)等,集成度非常高,把幾乎所有的關(guān)于三電強(qiáng)電方面的應(yīng)用都集成在整個(gè)動(dòng)力總成當(dāng)中,而高集成度帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)就是可以提供更多的車內(nèi)及儲(chǔ)物空間。
高功率、高效率、高密度的電機(jī):
得益于高集成度,威馬EX5的電機(jī)重量和減速器重量加起來(lái)只有73.5kg,但峰值功率達(dá)到160kW。同樣,由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速輸出軸和減速機(jī)主減輸入軸是同一根軸,就帶來(lái)了效率上的極大提升,在100%滿油門(mén)的情況下,響應(yīng)速度可以做到200毫秒以內(nèi)。此外,電動(dòng)機(jī)最大功率160kW,峰值扭矩315N·m,0—100km/h加速時(shí)間小于8.5s,這樣的數(shù)據(jù)相當(dāng)于燃油車2.0T的水平。
獨(dú)立液冷回路:
除了電池包需要進(jìn)行冷卻之外,動(dòng)力系統(tǒng)同樣需要冷卻,威馬為此單獨(dú)設(shè)計(jì)了回路進(jìn)行冷卻。不論是在高溫、高速還是在高負(fù)荷的情況下,這套獨(dú)立液冷卻回路同樣可以做到把電機(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。
六、穩(wěn)定可靠的電控技術(shù)
電控系統(tǒng)是三電的控制中心,硬件的好壞決定這電控系統(tǒng)的好壞,威馬EX5的關(guān)鍵核心控制器硬件都是基于雙核的設(shè)計(jì),完全符合ISO26262當(dāng)中各功能模塊ASIL-D級(jí)認(rèn)證,同時(shí)1.14萬(wàn)年才出現(xiàn)一次故障,覆蓋了整個(gè)EX5的生命使用周期。
軟件也同樣具有高可靠性的特點(diǎn),軟件架構(gòu)采用AUTOSAR方案軟件,支持MCAL4.0.3,同時(shí)支持DBC、CBD自動(dòng)導(dǎo)入,在整個(gè)微模型開(kāi)發(fā)過(guò)程中,微模型當(dāng)中都是采用Simulink/Stateflow模型開(kāi)發(fā),并且模型開(kāi)發(fā)階段進(jìn)行了MIL(模型在環(huán))的測(cè)試,生成代碼階段我們做了SIL(軟件在環(huán))的測(cè)試,生成代碼完全是自動(dòng)生成代碼,拒絕手寫(xiě)代碼,避免了人為的犯錯(cuò)。
控制器階段做了足夠多HIL(硬件在環(huán))測(cè)試,保證功能足夠正常,同時(shí)關(guān)鍵零部件控制器都支持CCB協(xié)議的標(biāo)定,能夠提供符合標(biāo)定接口文件,這才使得三電標(biāo)定能力成為可能。
總結(jié):
在了解了威馬汽車對(duì)于電池、電機(jī)、電控的這些技術(shù)之后,您是否會(huì)覺(jué)得造車新勢(shì)力在技術(shù)方面其實(shí)還是非常靠譜的。不論這些造車新勢(shì)力們帶給我們多么新的概念、多么有趣的想法、多么夸張的設(shè)計(jì),但我們對(duì)于車始終是需要安全、穩(wěn)定和可靠的,只有做到了這些,造車新勢(shì)力才會(huì)慢慢被大眾所接受。
來(lái)源:第一電動(dòng)網(wǎng)
作者:趙迪安
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