爭做全能型選手 上汽三電系統(tǒng)技術(shù)解讀

上汽電機技術(shù)狀態(tài)及未來發(fā)展

補貼退去，疫情爆發(fā)，特斯拉強勢入場。過去一段時間，對于國內(nèi)新能源車企來說，寒冬已經(jīng)來臨，變革成為傳統(tǒng)汽車發(fā)展的主旋律。在過去的六個月里，SAIC·榮威經(jīng)歷了從內(nèi)到外的變化。首先，品牌的Logo發(fā)生了巨大的變化。然后，隨著新車型的發(fā)布，新的三電系統(tǒng)技術(shù)也逐漸浮出水面。作為品牌“硬實力”的體現(xiàn)，SAIC榮威在三大動力系統(tǒng)方面有哪些新進展？集成了SAIC最先進技術(shù)的E2平臺是什么？在最近的媒體溝通會上，上海汽車集團有限公司副總工程師、SAIC技術(shù)中心副主任朱軍先生為我們揭開了神秘的面紗。

◆從E0到E2的戰(zhàn)略布局

目前，SAIC新能源三代產(chǎn)品體系已經(jīng)形成三代，其中E0為第一代，衍生產(chǎn)品包括榮威Ei5（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）、榮威ERX5、MARVELX等。此前已經(jīng)發(fā)布。接下來，剛剛上市的榮威R ER6和即將上市的榮威R MARVEL-R采用了SAIC新一代三電技術(shù)，代號為E1。根據(jù)官方的說法，這一代是在E0的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化和改進，從而帶來更加出色的性能；另一方面，E2代表了SAIC的下一代三電技術(shù)，這個系統(tǒng)將基于全新的電動汽車平臺開發(fā)。據(jù)朱軍先生說，E2已經(jīng)花了很多錢。

了解了以上SAIC-EIC技術(shù)的代際關(guān)系后，我們很方便地向您介紹不同代之間存在什么樣的性能提升。但需要向大家說明的是，雖然我們今天說的是三電技術(shù)，但電控的概念比較寬泛模糊，我們通常所指的電控一般是指電機的逆變器和電池的電源管理系統(tǒng)，這也決定了電機和電池的性能，所以接下來我們就從SAIC電機和電池技術(shù)兩個方面來解讀榮威三電系統(tǒng)目前的技術(shù)現(xiàn)狀。

◆上汽集團技術(shù)現(xiàn)狀及未來發(fā)展

在談?wù)撾姍C的性能時，我們通常更關(guān)注幾個參數(shù)，包括功率、體積和重量。接下來，我們就用這些參數(shù)來談?wù)凷AIC電機技術(shù)目前的成就和未來的發(fā)展方向。

上圖來自SAIC官方。可見E0電機峰值功率低，體積大，重量重，功率密度只有1.1kW/kg。相比之下，E1的電機功率密度達到了1.97kW/kg，明顯高于E0電機，這意味著在同等功率下，E1的電機重量可以大幅降低，更小的重量有利于最大化車輛續(xù)航里程。

8層發(fā)夾式電機繞組技術(shù)可視為E1電機技術(shù)進步的最大貢獻者。我們知道，與傳統(tǒng)的圓形銅線繞組相比，Hair-pin電機的主要優(yōu)勢之一是改善銅繞組的形狀，以獲得更高的槽填充比，增加電機的功率密度，同時提高繞組的散熱性能和運行噪聲。

事實上，E0電機已經(jīng)采用了發(fā)夾電機繞組技術(shù)，但只有4層，而E1電機的繞組層數(shù)已經(jīng)翻了一番，達到8層。更多的繞組層數(shù)有利于降低集膚效應(yīng)對電機性能的影響，從而提高電機效率、功率密度和轉(zhuǎn)矩密度。

但是電機的最大效率只能在特定的轉(zhuǎn)速/扭矩范圍內(nèi)顯示，所以要多注意電機高效工作范圍的大小。從圖中我們可以看到，8層發(fā)夾電機的轉(zhuǎn)速已經(jīng)從12000 rpm擴展到了15,000 rpm，當電機達到14,000 rpm時仍然可以達到94%的電機效率，而4層發(fā)夾電機在超過12000 rpm時無法達到94%的效率，這意味著配備4層發(fā)夾電機的汽車在高速行駛時會消耗更多的功率，而8層發(fā)夾電機會消耗更多的功率

采用同軸布局的優(yōu)點是，與E0電機的平行軸設(shè)計相比，更節(jié)省電機的橫向空空間。當電機安裝在前艙時，可以減少前艙的長度，使車輛更加緊湊。然而，由于同軸布局不能很好地減小電機的縱向空距離，E1電機只能支持前置布局。因為如果電機放在后輪軸上，它會侵入后備箱或后空艙。

至于E2電機，將繼續(xù)采用8層Hair-pin繞線技術(shù)，但從上面的參數(shù)表中我們可以看到，電機在峰值功率、最大扭矩、工況下最高效率以及功率密度等方面都有了明顯的提升。至于這個提升是如何實現(xiàn)的，朱軍先生并沒有給出明確的介紹，而是指出了突破的核心方向。

但是電機定子和轉(zhuǎn)子的溫度數(shù)據(jù)非常重要，因為一旦溫度超過一定水平，就會導(dǎo)致退磁，影響電機的壽命。因此，建立溫度模型和實施有效的冷卻措施是在相同電機尺寸下實現(xiàn)更大功率的關(guān)鍵，這需要花費大量精力來構(gòu)建專有技術(shù)。

結(jié)構(gòu)方面，E2電機將回歸平行軸布局，主要是因為這種布局可以在一定程度上壓縮電機的縱向空空間，方便放置在后輪軸上，同時減少對車內(nèi)空空間的侵入。我相信你這個時候應(yīng)該學(xué)到了一些東西。是的，與E1的前輪布局限制不同，后驅(qū)布局將是配備E2電機的車型的首選。

如果電機布置在前面驅(qū)動前輪，前輪很容易突破與地面摩擦的極限，造成打滑。但由于后輪的下壓力較大，用扭矩較大的電機可以達到更好的性能，這也是E2電機首先應(yīng)該布置在后輪驅(qū)動型的原因。

但是，這種設(shè)計對車輛平臺要求較高。因此，從E2代的E3系統(tǒng)開始，SAIC將采用完全自主研發(fā)的新一代純電架構(gòu)。只有采用這種架構(gòu)，才能最大限度地發(fā)揮新一代電驅(qū)動系統(tǒng)體積小、性能高的優(yōu)勢。另外值得一提的是，目前E1電驅(qū)系統(tǒng)已經(jīng)支持本地FOTA，而E2電機將能夠通過5G技術(shù)實現(xiàn)更快、更高效、更全面的FOTA。說到這里，編輯們開始期待了。

上汽電池技術(shù)狀態(tài)及未來發(fā)展

◆ SAIC電池技術(shù)現(xiàn)狀及未來發(fā)展

與燃油車更注重驅(qū)動系統(tǒng)的研發(fā)不同，電池技術(shù)的發(fā)展在電動汽車領(lǐng)域也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。SAIC的R&D團隊也很清楚這一點，因此一直牢牢控制著電池的獨立R&D能力。目前除了電池，其他電池相關(guān)技術(shù)基本都是SAIC工程團隊自研的結(jié)晶。

目前，電池技術(shù)的發(fā)展受到很多因素的制約，包括成本、能量密度、安全性、充電速度等。這些因素之間存在一定程度的權(quán)衡，如何在兩者之間進行選擇，是OEM面臨的一個棘手的選擇題。

隨著榮威R ER6的推出，榮威正式搭載下一代E1電池。新一代電池在技術(shù)參數(shù)上完全超越E0代產(chǎn)品，主要體現(xiàn)在成本更低、能量密度更高、容量更大、更安全。那么榮威是怎么做到的呢？

為了實現(xiàn)更高的能量密度，榮威采用了大模組電池技術(shù)。我們知道傳統(tǒng)的動力電池組包含多個電池模塊，每個電池模塊包含多個電池。這種布局使得很多空房間被模塊占用，但又不能儲存電能，所以模塊越多，電池組內(nèi)部空房間的利用率就越低。

據(jù)朱軍先生介紹，目前E1電池組最高能量密度可達180Wh/kg。需要知道的是，這一性能是通過使用523三元鋰電池系統(tǒng)實現(xiàn)的，可以使車輛達到600公里以上的續(xù)航里程。

在編輯看來，這樣既能增加能量密度，又能降低生產(chǎn)成本，另一方面也有助于產(chǎn)品的后期維護。畢竟采用CTP技術(shù)后，一個電池組相當于一個模塊，所有電池都是用膠水固定的，不利于后期維護。

SAIC也在擴大同樣體積的E1電池組的容量范圍。按照目前的規(guī)劃，E1電池組可以達到50kWh、60kWh和70kWh，分別對應(yīng)續(xù)航里程400公里、500公里和600公里。最低容量版本采用磷酸鐵鋰電池，可以保證安全性和續(xù)航里程，電池成本降低15%左右。未來，全新榮威Ei5和MG EZS都將采用這種電池組。

在E0時代，SAIC的電池組容量相對較低。除了成本限制之外，還有一個原因，那就是它非常注重電池的安全設(shè)計。在E1時代，SAIC對安全的要求達到了一個新的高度，那就是電池在熱失控的半小時內(nèi)不會擴散到其他電池。這個標準來自美國的UL-2580電池安全標準，可以說是非常嚴格的。

為了實現(xiàn)E1電池的安全目標，朱軍表示，SAIC目前光是做熱失控管理測試就已經(jīng)燒了近五六十個電池組，按照E1目前的技術(shù)狀態(tài)，最差的熱失控性能可以持續(xù)40分鐘左右而不擴散。

為了實現(xiàn)一體化鋁鑄造托盤的設(shè)計，SAIC花費了大量的精力，先后研究了擠壓鋁加攪拌棒的摩擦焊技術(shù)和高壓壓鑄技術(shù)。然而，這兩種技術(shù)都不能實現(xiàn)托盤的一體化成型。最后，SAIC聯(lián)合供應(yīng)商通過研究低壓鑄造技術(shù)，實現(xiàn)了鑄鋁托盤的一體化成型，不僅降低了成本，而且憑借這一單一零件，重量減輕了17公斤，讓朱軍先生非常自豪。

不過，兩年后推出的下一代E2電池會給我們帶來更多驚喜。包括電池容量將提高到100千瓦時，能量密度將超過200千瓦時/千克，電池類型將在磷酸亞鐵鋰和三元鋰體系之外增加一個新的體系，電池厚度將比現(xiàn)有產(chǎn)品大大減少到110毫米，熱失控水平甚至將控制在L0水平，即幾乎不會發(fā)生擴散。另外充電速度要縮短一半。可以說E2電池的技術(shù)指標幾乎在每一項上，應(yīng)該大大超過目前的技術(shù)水平。

值得一提的是，新一代電池的成本并沒有因為更先進技術(shù)的引入而增加，反而呈指數(shù)級下降。朱軍先生告訴我們:“E0電池組的每瓦時成本通常不止一個，接近兩個；到了E1，已經(jīng)降到了9根左右，也有8根。到E2，應(yīng)該是6毛左右。”

全文摘要:

當被問及SAIC相比其他車企在三電體系中的優(yōu)勢是什么時，朱軍明確告訴我們:我們追求的是成為全能冠軍，不是在某一點上特別強，而是追求整體實力。就像高爾夫（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）和凱美瑞（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）車型一樣，銷量很好，特點就是可靠性。其他方面，既沒有長板，也沒有短板。SAIC也在追求這樣的產(chǎn)品。

回顧SAIC過去發(fā)布的產(chǎn)品，我們發(fā)現(xiàn)它并沒有遵循市場上續(xù)航里程為王的產(chǎn)品邏輯，而是在安全、效率、性能等多個維度上發(fā)揮了實力，所以可以看到只有35kWh電池容量的榮威Ei5采用了熱泵空調(diào)制；MARVEL X只有53kWh的電池容量，有三個永磁電機，配備了SAIC研發(fā)的超越離合器，解決車輛慣性滑行時的反電動勢問題。這些技術(shù)眼睛目前可能還沒有引起大家的注意，但是他們已經(jīng)建立了SAIC在新能源領(lǐng)域的技術(shù)基礎(chǔ)，極大的優(yōu)化了E1產(chǎn)品。當E2代產(chǎn)品出現(xiàn)的時候，也許SAIC的新能源車會越積越多，我們不妨拭目以待。