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造车新势力到底靠不靠谱?威马汽车三电技术解析

赵迪安

对于购买新能源汽车,大多数消费者除了关心车辆的续航里程外,另一个关心的就是整车的三电系统技术,即电池、电机、电控。同时,消费者大多还是保守的相信并选择传统车企多年来的技术积累,对造车新势力相对陌生,并持着怀疑的态度。而在这两年开始专做纯电动汽车的造车新势力在三电技术上真的是菜鸟吗?技术真的不如传统车企吗?下面我将以造车新势力中的代表企业——威马汽车为例,解读威马汽车以及威马EX5在三电系统技术方面的优势。

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不是造车新势力的菜鸟,而是经验丰富的老司机

威马汽车一直借用通用的GVDP流程,这套流程吸取了先进的造车制造设计理念,同时结合北美地区、中国地区当地制度形成的完整体系。威马就是借用了高标准,并且在某些方面可以做到比GVDP更高的流程。

威马汽车整个研发团队有超过500人的三电研发人员,其中80%来自通用和泛亚等,继承了通用的GVDP流程,并且在此基础上根据汽车行业的从业经验,以及根据电动车固有零部件的属性,形成了威马自己的测试开发流程、研发认证体系。

不管是在造型、研发、制造、工厂方面威马汽车都取得了优异的成绩,比如造型时尚前卫,整车风阻系数低于0.3,智能交互设计也在2018年得到德国的IF设计大奖,工厂从一片空地到现在以高标准、短周期完成了标定建设,并且试装投产,为批量生产做好了准备。同时,三电核心技术具有完全自主的开发能力。

下面通过两个平台、四大核心技术了解一下威马汽车在三电系统中的技术。

一、整车架构的平台化

威马EX5是威马汽车AJAX平台的首款产品,AJAX平台是一个纯正向开发的电动平台,有别于市面上很多从油改电的方式,如果油改电,电池包的设计则要将就车身底盘,因此中通道、后排隆起是完全无法避免的问题。如果电池包将就车身底盘,意味着电池包是异形的,长宽高都不成比例,而在AJAX平台中则是车身匹配电池包,上述问题完全不存在。

此外,此平台可以衍生出轿车、SUVMPV的车型。这个平台下的离地间隙最小可以达到174mm(有的可以达到180mm),使其在同样的空间下可以布置更多的电量。

二、电池包的平台化

电池包的平台化可以分为三个方面,首先是电芯模组的平台化,其次是热管理系统的平台化,最后是箱体结构的平台化。

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电芯模组平台化:

威马汽车采用VDA的标准电芯和模组,VDA是德国工业协会制定的关于电芯尺寸、模组尺寸的标准系列。采用这个标准系列可以带来什么好处呢?在设计电池包、设计电芯、设计模组时,就可以使得边界尺寸做一个标准化,以及连线、固定卡扣都可以做标准化设计来进行的。这样电池包、电芯、模组就可以实现对宁德时代、天津力神、苏州宇量这些主流电池供应商的产品兼容,同时也对方形、圆形、软包电芯都有更深程度的研究,从而建立相应的数据产品库。

热管理系统平台化:

前期通过CFD的仿真,可以通过对流道设计、流阻分布,以及对热平衡的仿真,来确定这款热管理系统是否满足当前的电池包,通过调整水排的大小、长度来改变、来适应电池包,平台化的可以实现产品的快速开发,降低产品成本。

箱体结构平台化:

通过箱体平台化模块设计,可以快速实现不同电量的电池包开发。

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三、电池包的轻量化技术

威马汽车在电池包的材料选择上使用比例超过70%的高强度的钢,拉伸强度超过780兆帕,通过高强度的内置加设计以及高强度的外置加设计,形成球笼式造型,使其可以使用最少的钢达到最强的结构。实验数据表明电池包减重效果达到17%,能量密度提升4%,从而提升了续航里程。

在高强度钢的加持下,在16项全面安全测试当中一次性通过,通过CAE的分析和匹配,包括挤压、反转、振落、跌落、机械冲击、外部火烧等,而结果均是超出两倍于国标的标准。

四、电池包热管理技术

如何让电池包能够高效稳定的运行,威马汽车有一套自己的核心技术。

这套热管理系统是一年四季全天候的,并且和动力冷却系统是分开的,独立液冷回路。因为电池包的温度变化与动力总成的温度变化范围是不一致的,变化速率也不同,分开的独立液冷回路可以做到更精确、更可控的温度控制。

同时,整套热管理系统对每个模组都有多个电芯温度传感器,可以实时监控电芯最大最高温度,平均温度以及最低温度,并根据温度阀值进行调整。此外,热管理系统可以对流道设计进行仿真,对电池包热平衡进行仿真。相对于同行业来讲,业内普遍的热管理可以做到5℃以内,而威马汽车的热管理系统可以在控制2℃以内。

五、高级集成度的电机技术

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高集成的电驱系统:

电驱系统集成了包括逆变器、高压配电、DDC及压缩机等,集成度非常高,把几乎所有的关于三电强电方面的应用都集成在整个动力总成当中,而高集成度带来的优势就是可以提供更多的车内及储物空间。

高功率、高效率、高密度的电机:

得益于高集成度,威马EX5的电机重量和减速器重量加起来只有73.5kg,但峰值功率达到160kW。同样,由于电机的转速输出轴和减速机主减输入轴是同一根轴,就带来了效率上的极大提升,在100%满油门的情况下,响应速度可以做到200毫秒以内。此外,电动机最大功率160kW,峰值扭矩315N·m0—100km/h加速时间小于8.5s,这样的数据相当于燃油车2.0T的水平。

独立液冷回路:

除了电池包需要进行冷却之外,动力系统同样需要冷却,威马为此单独设计了回路进行冷却。不论是在高温、高速还是在高负荷的情况下,这套独立液冷却回路同样可以做到把电机、逆变器、DDC这些关键的三电核心零部件的工作温度范围控制在合理的温度范围。

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六、稳定可靠的电控技术

电控系统是三电的控制中心,硬件的好坏决定这电控系统的好坏,威马EX5的关键核心控制器硬件都是基于双核的设计,完全符合ISO26262当中各功能模块ASIL-D级认证,同时1.14万年才出现一次故障,覆盖了整个EX5的生命使用周期。

软件也同样具有高可靠性的特点,软件架构采用AUTOSAR方案软件,支持MCAL4.0.3,同时支持DBC、CBD自动导入,在整个微模型开发过程中,微模型当中都是采用Simulink/Stateflow模型开发,并且模型开发阶段进行了MIL(模型在环)的测试,生成代码阶段我们做了SIL(软件在环)的测试,生成代码完全是自动生成代码,拒绝手写代码,避免了人为的犯错。

控制器阶段做了足够多HIL(硬件在环)测试,保证功能足够正常,同时关键零部件控制器都支持CCB协议的标定,能够提供符合标定接口文件,这才使得三电标定能力成为可能。

总结:

在了解了威马汽车对于电池、电机、电控的这些技术之后,您是否会觉得造车新势力在技术方面其实还是非常靠谱的。不论这些造车新势力们带给我们多么新的概念、多么有趣的想法、多么夸张的设计,但我们对于车始终是需要安全、稳定和可靠的,只有做到了这些,造车新势力才会慢慢被大众所接受。

来源:第一电动网

作者:赵迪安

本文地址:https://www.d1ev.com/carnews/yongche/75162

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