电池系统:电芯不是最关键
[汽车之家 技术] 纵观现在的汽车市场,一夜之间各种新兴车企层出不穷,再也没有人讨论“市场是否还需要一个新的汽车品牌”这个话题了。新兴造车势力汹涌而来,一股脑地都往新能源市场里扎,是他们太膨胀,还是电动车造车更容易?不可否认的是不论这些企业车造得怎么样,各种宣传的声势倒是不小,如何火眼金睛地看出哪些是虚张声势圈钱,哪些是实实在在造车(或者是为了更好地在妹子面前装X)?今天我们就借着零跑S01的三电系统为例,给大家提供一些参考。
几分钟读懂全文:
1、三电系统是整个电动车造车的核心,掌握好三电系统才是王道;
2、电池系统好坏主要看电池包封包技术和电池管理系统,零跑S01拥有自主研发的电池系统;
3、电机、电控高度集成是目前的趋势,整个动力总成重量更轻、效率更高,成本更低。零跑S01自主研发了名为海格力斯的电驱系统;
4、零跑S01由于有大华做背书,在网联化和智能化上拥有一定的优势。
想要知道新兴造车势力造的车靠不靠谱,青铜段位的人会看电池什么类型,容量多少,能量密度什么水准,续航里程达到多少公里。而黄金段位的人则会看它的整个三电系统,电池封包技术、电机电控集成程度、电机效率等等。
三电系统这个看似很深奥的术语其实说白了就是电机、电控、电池的简称,这三个系统可以说决定了电动车的续航里程、能耗、动力性能和生产成本,绝对是电动车最最核心的部分。
一、电池系统:不看电芯看封包
现在我们来分而化之,先说一下电池,这里说的电池不仅仅是动力电池,而是整个电池系统,它包括电池模组、结构系统和电气系统,是个统称。它与燃油车的油箱作用类似,可以说是电动车能量的来源。
根据电芯正极材料的不同,可以将电芯分为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、三元锂等。比如我们经常说的这个车的电池是三元锂的,那个车的电池是磷酸铁锂的,说的就是它们的电芯正极材料。
至于为什么会有三种封装以及它们各自的特点,之前有篇文章已经介绍过了,感兴趣的小伙伴可以点击看一看 ,《圆柱/方形/软包 动力电池为何有3种形状》。
电芯是否能发挥最好的功效,还需要靠BMS系统(电池管理)和电池热管理系统来守护,因为电芯在工作的时候有点娇气,过充、过放、温度过高、过低都不行。我们可以将BMS系统(电池管理)和电池冷却系统看作是电芯的“保姆”,它们负责监控电芯工作时的一举一动,热了给降温、冷了给升温,出现问题及时上报。可以这么说,衡量一辆车电池系统的好坏、电芯很重要、但BMS系统(电池管理)和电池冷却系统更重要。打个比喻,如果将电池系统比做一盘菜,电芯就是食材,BMS系统(电池管理)和电池冷却系统就像是厨艺,要想菜好,食材必须新鲜,但厨艺更是必不可少。
一般来说各大车企的电芯都是通过采购获得,术业有专攻嘛。真正考验造车能力的是电池模组设计或者说电池封包技术,设计BMS系统和热管理系统,才能加强动力电池的核心竞争力,更好地匹配自家的车辆。
零跑S01在电池系统上也采用的是自主研发路线,对于电池封包技术和管理系统都要掌握在自己手里,并形成了几大技术亮点:
1、单电芯双极双保险设计保证了电池包的安全性;
2、冷热一体化的热管理方案提高电池充放电效率;
3、电池包扁平化处理,外壳采用一体化铸铝工艺使整车轻量化。
是不是觉得和特斯拉的套路有些相似?不过零跑似乎青出于蓝,它将电芯的温差控制在1.5摄氏度以内(国际标准为5摄氏度,特斯拉为2摄氏度),电池充放电次数比同类电池增长30%。
除了系统的自主研发能力,电池模组的布置也大有学问。不少电动车是燃油车平台下的产物,简单地“油改电”模式。这种车型整体的结构还是燃油车的结构,那多出来的电池组放在哪呢?只能比较简单粗暴地放在车辆后部或者车辆下方,但那无疑压缩了不少内部空间。这样也就造成了很多电动车后排地板太高,坐在后座就像蹲板凳,或者后备箱空间变得特别小。
零跑S01也将电池组设计成扁平的形状,整个电池包的高度只有90mm,最大化减小对车辆内部空间的挤压,规整化的设计也让内部热场温度更平均。
电机、电控:高度集成化是趋势
二、电机+电控:高度集成化是趋势
说完了车辆的能量来源,就要说车辆的心脏和大脑了,它就是电机和电控系统。前面我们说电机,其实更全面的说是电驱,它包括电机、减速器(变速箱)、逆变器构成。电控系统则是指整车的控制器(VCU),它是由多个子系统组成的复杂系统,比如电机控制器(IPU)、充电器控制器(OBC)、高压分线盒(PUD),还有上面我们说的电池管理系统等等,这些控制器通过CAN网络(可以理解为一种局域网)来进行通信。
为什么要在一起说它们?因为现在主流的电动车发展趋势是高度集成化。前面我们说电机,其实更全面的说是电驱,它包括电机 减速器 逆变器高度集成化将原来独立的电机、减速器(变速箱)和一些电控系统集成到一个外壳当中。使得整个电驱总成体积更小、重量更轻、效率更高,成本更低。
电动车厂商研究电机、电控集成化主要是为了什么?这么做主要有以下几大优点:
1、线缆的长度大大缩短,提高效率、降低成本
高度集成的好处是布线可以大大简化,提高效率并近一步降低了线缆成本。其实不光是电控系统的走线,整车的走线也在向着更简化的路线前进。比如Model 3在Model S的基础上,整车线束长度从3公里缩减到Model 3的线束只有1.5公里。
2、个头小,重量轻,给整车重量减负
电驱系统高度集成,体积上大幅下降,给整车重量减负,达到车企的终极目标——轻量化。
3、方便车辆布局
集成化后,方便车辆布局,无论是前驱还是后驱,布局更加灵活,适合平台化生产。
电机控制器部分,零跑S01实现了五合一集成设计,集成了电机控制模块、车载电源模块、充电模块、高压配电模块和整车控制模块,大大减轻了电驱总成的重量。高度集成化使得Heracles相比相同性能的传统设计减少30%重量、40%体积,整体质量仅为91kg。
三、三电之外还有锦上添花的网联化、智能化
好了,到目前为止三电系统估计你已经明白的差不多了。不过新兴车企造车还有一个特点就是网联化、智能化,其实这也是未来所有车型产品的发展趋势。所以几乎所有新兴车企都在这些方面造势,似乎不说自己的车有自动驾驶,就不好意思说自己是新兴造车势力。不管这些功能是2020年实现,还是2022年实现,反正牛逼先吹了再说。
说到网联化和智能化,这可以说是零跑汽车的强项,因为这正是大华在安防监控、智慧交通领域先进算法和积累的二次输出。自动驾驶所需的摄像头与传感器、AI自动驾驶芯片、核心软件与算法,一直到最上层的整车控制环节,零跑汽车都能做到自主研发。
回归到零跑S01上,目前的应用场景主要集中在“身份识别”、“自动跟随”、“自动泊车”、“车辆召唤”,这几大应用场景。
零跑S01的身份识别比较有特点,集合了静脉识别和人脸识别,确保了车辆的专属性。之前也有些车型配备了人脸识别功能,静脉识别确实比较少见,那些担心整容后开不走车的朋友们可以安安心了。此外,这种应用场景将更加适合共享出行需求,能够更加准确地识别开车人的身份,确保驾乘安全性。
全文总结:
零跑汽车虽然是一个新兴车企,但它并没打算走OEM或者垂直整合的模式,坚持自主研发。虽然在短期看来成本会相对高一些,首款车型定位在双门四座轿跑,预售价在20万,这个定价着实不低。不过长远来看,核心技术掌握在自己的手里,底气更足。从目前市场上来看,电动车是一片待开发的处女地,不过这并不代表着谁都能进入这个市场玩一场造车的游戏,大潮褪去便知道谁在裸泳。只有掌握了电池、电驱、电控三电系统的核心技术,才能够找到进入市场的“钥匙”。(图/文/摄 汽车之家 姜田双)