620公里超长续航如何炼成 揭秘三电黑科技
【车讯网 报道】我国市场对于电动车的关注点，主要集中在续航里程。提高这一成绩最简单的办法，是多装电池。但对于拥有较高技术水平的厂家来说，会通过提高效率，获得更长的里程。上汽全新纯电R品牌的第一款车：ER6，就是这么做的。而且已经实现620公里的续航能力、12.2千瓦时同级最低电耗，充电15分钟，便可行驶200公里。如此强势，它是如何做到的呢？
上汽的R品牌，是在今年5月10日推出的，它是荣威中高端新能源的专属。即将在今年8月上市的ER6，是品牌标诞生之后的第一款量产车。最大亮点是拥有同级车最长的续航能力、超越同级车的最优电量，等等。
电动车的核心是电池、电驱、电控。是否拥有属于自己的“三电”技术，技术先进程度如何，是评价一款新能源车的主要因素。接下来，为您介绍一下ER6在技术上的特点。
ER6的电驱——高度集成化，结构更紧凑、可靠性更强。
电驱系统相当于发动机与变速器。ER6电驱系统的特点在于：1，8层Hair-pin电机；2，创新的同轴布置方案。
电机采用8层Hair-pin绕组设计——电机效率、功率密度和扭矩密度，均有提升。
电机的工作原理是：在定子上的绕组里通过电流形成磁场，从而获得动力。
绕组材料即使用电阻很低的纯铜制作，由于电流大，高速运转时，微小的电阻也会造成很大的发热和能量损失。为解决这个问题，上汽工程师从绕组的结构上想办法，他们将截面积加大、长度缩短，选用Hair-pin扁线绕组，并将绕组拆分成8层。
事实上，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。但随着动力需求的增加，电机转速越来越高，通过绕组的交流电的频率也随之升高。
此时，交流电存在明显的“趋肤效应(skin effect)”，导致中间的面积被浪费，周围电流很大，发热明显，效率降低。
而上汽工程师采用的8层方案，结构十分合理，实现了电机效率、功率密度和扭矩密度的提升。
效率究竟提升了多少——增加了5%，能耗降低11.5%。
现有永磁同步电机的效率已高达96%，而8层Hair-pin绕组电机，最高效率为97%，≥90%的效率区间从4层Hair-pin电机的83%，提升至88%，增加了5%。
通过仿真软件测算显示，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电机的车辆，综合工况百千米平均电耗从13.8千瓦时下降到12.2千瓦时，降幅11.5%。
这便是ER6拥有超长续航里程的原因之一。
技术手段之二——优化电机定子绕组连接设计、转子拓扑、电机冷却系统。
除了8层Hair-pin绕组技术，电机槽内绕组连接方式，也进行了优化，从而更易实现不同支路间的电流均衡，降低电机局部过热绝缘损坏的风险。与上一代电机相比，ER6电机的功率密度提升53%，扭矩密度提升12%，接近12牛米/千克。这一成绩，超过了特斯拉Model 3的电机。
性能方面的表现——每分钟转速高达1.5万转，百公里加速7.8秒，最高时速185公里。
许多电动车的最高时速低于燃油车，通过一系列技术手段的应用，ER6的8层Hair-pin扁线绕组电机可以达到15000转/分钟的最高转速。同时，通过合理的齿比设计，百公里加速仅需7.8秒，最高时速185公里。
结构方面的特点——创新同轴方案。
由于电机转速高远远高于车轮，故需要10倍左右的总体减速比。此前的电动车，会把这一部分分成两级，通过一个中间轴做成两对齿轮，实现减速。也就是说，传动轴从2根变成3根，浪费了空间。
上汽工程师为ER6的设计是：把电机输出轴做成空心，里面靠轴承再支撑一根传动轴，外轴与内轴以10倍左右的关系各自旋转，互不干涉。
这种巧妙的同轴布局结构，使得输出轴、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，因而能为用户带来更宽敞的乘坐空间。
ER6的电池——首次搭载创新性大模组电池方案。
ER6首次搭载创新性大模组电池方案，并采用成熟稳定的NCM523电芯，电池能量密度达到180瓦时/千克，综合续航620公里，实力比肩搭载811电池的车型。同时，新车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。
大模组方案的优势——体积能量密度提升34%，电池能量增长20千瓦时。
目前的电动车，电池的结构是从电芯组成模组，再把模组组成电池包。在这两个过程当中，都会有转换效率——电池包体积成组率大概在40-50%，质量成组率在65-75%。也就是说，大约一半的体积和三分之一的重量，都没用来存储能量。
对此，ER6采用多个标准模组打散再集成的定制化大模组方案。该方案大幅减少零件数量及零件安全连接需求空间，从而提升集成效率、增强结构强度，体积能量密度提升34%。对比其它同尺寸电池包，电池能量（1/3C）从54.3千瓦时提升到了72.7千瓦时，增长了几乎20千瓦时的电量。
523电芯——能量密度180瓦时/千克。
ER6的电池选用相对成熟安全的NCM523电芯，镍、钴、锰在材料中的比例为5:2:3，钴和锰的比例高，有更高的安全和稳定性。能量密度180瓦时/千克，与上一代产品相比，质量能量密度提升15%。
能量密度大，是ER6拥有超长续航里程的另一原因。
除了高效的电池，该车在电池包安全与效率方面，也有许多特点。
电池包特点之一——提高集成效率的一体式铸铝托盘。
将冷却板与框架集成在一起，兼顾电池冷却和加热功能，在确保强度的同时，提高了集成效率——零件数量减少22%，实现整体轻量化。
电池包结构之二——双层结构的防火罩。
电池包内的防火罩，包含两层结构：其中一层是以硅胶为主的复合材料，高温下会陶瓷化成一种质地坚硬的半无机材料，不仅自身不会燃烧，同时具有出色的隔热性能，可以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。
这种双层防火罩，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，确保车内安全。
电池包结构之三——疏堵结合的排气通道。
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。其中，平衡阀可以应对电芯热失控时所释放出的大量气体，平衡电池包内外压差。
防爆阀的内侧增加了一层薄钢片，高温烟气需要通过防护钢片的阻挡，再从钢片与电池托盘的间隙中到达排气阀口。在这个过程中，很大一部分热量已经散到外界，排出的气体已不足以燃烧。
ER6的电控——多管齐下，保障安全。
ER6装备着一套BMS电池管理系统，可以实时监测热失控情况，当监测到热失控有可能发生时，全速运转电池水泵，配合导热材料，能够迅速将热失控电芯附近局部过多的热量转移到电池包其他位置，并提供相当于4个额外电芯的热容，大幅度降低热失控情况发生的概率。
安全方面，按照全球顶级的UL2580电池安全认证标准设计，并通过国家公告法规认证、ECER100欧盟法规等安全标准认证。
通过一番介绍，可以看出，ER6在“三电”方面的“功底”不错。
事实上，早在2015年，上汽就启动了“绿芯”规划，经过5年的努力，在“纯电动、插电强混、燃料电池”三条技术路线均拥有全球领先技术和自主知识产权的车企，自主掌控、深度积累电驱、电池、电控“三电”核心技术，同时拥有整个产业链关键环节的全方位布局。
基础设施建设方面，上汽在2015年成立上汽安悦充电科技有限公司，公司于“十三五”期间，在全国范围内建设66万根充电桩，力争让每个新能源车主随时随地充电，将“用户无忧”的便捷充电体验打造成为上汽新能源汽车核心优势之一。
责任编辑：夏星