来源:华体会官方网站 发布时间:2024-07-20 12:11:40
新能源的“新”,不在能源本身。毕竟,纯电动车的诞生比汽油车早了半个世纪,而目前纯电动车之所以被称为“新能源车”,其实“新”在高效用电的方式之上。
在100年前,发展了三十多年的汽油车从技术实用性上完全超越了纯电动车,后者因此步入了整整一个世纪的低潮期,直至如今,在以比亚迪为代表的新能源车企的促成下重新成为主流。
这一切来得并不是特别容易。在此前的一个世纪里,电驱动技术普遍的应用在重型轨道车辆、重型轮船等领域,却没办法进入民用乘用车的实用化范畴。技术本身无法辨别是非对错,只有对症下药才能药到病除,而比亚迪“e平台”的目标,正是为乘用车提供高效节能的电驱动技术平台。
那么,在比亚迪“e平台”下诞生的秦Pro EV500,又有那些技术内涵值得解读呢?
在下方的技术解读文章中,我们将秦Pro EV500的核心技术分为电池、电控、电机三大模块(俗称“三电”),为各位客官一一剖析。
电池是纯电动车的历史遗留难题,当年纯电动车被汽油车反超便是因此节。在过去的100多年当中,全球电池技术在21世纪的第二个十年,才终于有了革命性的长足进步。
往时,“小短腿”纯电动车只能跑150km左右,就必须在充电位上待10个小时;如今,比亚迪秦Pro EV500把最大续航能力扩展到500km(等速续航),电量补充至80%也不过花费30分钟。
为了促成这一佳线装备了比亚迪自主研发的三元锂电池包,容量为56.4kWh,能取得国家补贴5.0万元,地方补贴最高可达2.5万。
秦Pro EV500三元锂电池包的整包单位体积内的包含的能量高达160.9Wh/kg,按照2018年国家补贴调整系数中的最高标准,稳稳获得最高补贴。
各位有没发现,秦Pro EV500在上述两个表格中的三个数据均达到了最佳表现,而这三个数据之间是有物理关联的:
3.解决这个矛盾的,是第三个表格中的超高“单位体积内的包含的能量”,它让大容量电池包的整包质量下降,整车质量随之下降,达成目标2。
可以量化吗?没问题。相比上一代秦EV,秦Pro EV500的电池包整包重量大幅度降低了157kg,最大续航里程因此提升良多。
电池容量是解决了,那电池的安全性能呢?这时候我们又要从宏观状态(电池包)回到微观状态(电芯单体)上面来。
实际上,电池科技的最大瓶颈一直都在电芯上面,因为每一块看似简单的电芯实际上都是高新技术的载体(比如你正在刷着本文所用手机里头的那块),不然丰田集团也不会把斥资65亿美元(450亿人民币)专门去研发电池,比亚迪也不会投资250亿元建设全球最大动力电池工厂(等于迪拜塔的一半造价)。
电芯不是越高容量就越好,实际上一块简单的电芯受到了多达6个因素的制约:功率密度、单位体积内的包含的能量、工作时候的温度区间、安全、循环寿命、成本。
你想要一块充放性能超强、单位体积内的包含的能量超高、什么温度都能工作、不会炸不会烧、循环2万次都还能保持强盛状态的动力电池包,估计整车造价要上亿……
作为电池方面的专家,比亚迪在电芯的6大性能因素中着重选择了安全性能,因此采用了方形铝壳电芯,并产生了以下优势:
当然,方形铝壳电芯也不是所有性能都非常好,多数厂家都不能够确保其拥有高单位体积内的包含的能量(整包状态),而比亚迪的优势则是:在拥有方形铝壳电芯的超高安全性能的前提下,把整包单位体积内的包含的能量提升到160.9Wh/kg。这个数值刚刚已经提到过,这已是2018年国补标准里的顶级数据。
比亚迪选用的镍钴锰正极材料,耐热性更佳,镍含量比例较少,安全性与单位体积内的包含的能量兼备,能更好做到续航与安全的平衡,是动力电池的理想材质。
准确来说,电控(电子控制管理系统)是电池的一部分,它相当于电池包的信息处理中心,相当于电脑的CPU,相当于凤梨酥的凤梨馅,相当于灭霸的无限手套……
为了让电池包的充放性能从始至终保持平稳可控,一套兼顾任何使用环境和任何使用强度及习惯的智能电控系统成为必须。电控系统的设计与制造,入门容易,精通极难。目前世界上仅有少数新能源汽车厂商拥有一套高效、可靠、完整的电控方案,比亚迪算是又一次走在了前列。
电池包能够平稳运作,一套负责“维稳”的电控系统必不可少。鉴于空气的比热容远远小于冷却液,比亚迪选择了更高效率、更高技术难度的液体温控系统提供电池包温度控制。
这套独立的电池智能液体温控系统,在炎热条件下,利用高效率制冷压缩机为冷却液降温;在寒冷严冬中,利用独立电加热模块提升介质温度(只需要耗费很少的电量),让电池始终处于最“舒适”的工作温度。
1、电池内部发生电化学变化、电子迁移、物质传输而产生过多热量,往往轻易造成热量积聚,最终酿成热失控的大祸。液体温控系统能实时监控电池包发热现象,并提供对应强度的降温措施。
2、电池不宜过热,也不宜过冷。普通电池包在冬天会充不满,放电性能也变得很差。有了独立电加热模块,电池容量被充分的利用,电池包的充放速率也恢复到正常状态,60kW直流大功率充电功能四季可用。
3、电池过热与过冷不仅影响电池性能,还大大削减了电池使用寿命。处在“舒适区”的比亚迪电池包始终念着自己的“养生经”,有电控系统全天候全路况伺候着,吃好喝好,四季如春,循环寿命自然更长。
除此之外,电控系统还能进一步保障电池包的安全。当遇上撞击、泡水、火烧等极端情况时,秦Pro EV500的电池智能温控系统会立即启动应急保护程序,在关键时刻断电,把电池包“孤立”起来,避免风险扩大。
为了逐步提升电控系统的可靠性,比亚迪“e平台”对电控系统的众多模块进行了高度集成化,并减少了系统原件之间连接线束的长度,在降低系统重量的同时,也精简了系统的复杂程度,降低系统故障率。
电驱动模块的结构并不复杂,但同样易学难精。电驱动模块分为控制器、驱动电机、减速器3大件,秦Pro EV500将其高度集成化,这项技术进步带来了97kg的重量降幅。
先说说控制器(逆变器)。控制器最大的核心部件是IGBT功率模块,全称为“绝缘栅双极晶体管”,是能源变换与传输的核心器件,各位也可以将其视为CPU指令中心。
比亚迪通过与世界知名的芯片厂商和模组供应商合作,打破了国外专利和技术封锁,在车规级IGBT晶圆设计、模块散热、封装工艺和制造等关键技术获得突破,如今已在深圳建立了国内首条车用IGBT模块生产线,这也是秦Pro EV500所在“e平台”的核心技术之一。
驱动电机是秦Pro EV500最精彩之处。这台永磁同步电机通过提升线圈占积率,改善冷却系统降低铜线温度,降低了铜损。此外,比亚迪还选用了超薄高性能硅钢片,优化磁路,有效抑制铁损。同时,比亚迪优化组装工艺提高同轴度,选择低摩擦系数轴承降低杂散损耗,降低机械损耗。
如此一来,这台永磁同步电机的最高效率高达97%,而目前业界顶尖的汽油发动机也只能把效率提升到41%左右。
由于采用了15000rpm超高转速设计,秦Pro EV500永磁同步电机能够得到非常高的功率密度(体积和质量更小)、非常高的功率因素(无功功率小)、极高的效率(刚刚提到过)、优秀的控制性(同步电机的天赋)、迅速的动态响应能力(同步电机的天赋)、较高的能量回收效率等等特性。
得益于“e平台”的轻量化技术,秦Pro EV500的电池、电控、电机(三电)高度集成化,整车减重多达300kg。
与此同时,因为高效电驱动系统的系统噪音非常小,加之秦Pro EV500的“图书馆级”NVH静谧工程带来了空腔阻断技术、吸声隔振材料、贴片隔音技术等降噪设计,秦Pro EV500得以有效阻隔全速域噪音。
除此之外,放置于前后轴之间、底盘下方的电池包还有利于降低整车重心,电池包的外壳还能辅助增加车体的抗扭刚性。所有这一切,都指向一个结果——让秦Pro EV500的行驶质感更加稳健,过弯极限更高,驾驶乐趣大大增加。
时间回溯到2014年前后,不买纯电动车的理由有千万个,买纯电动车的理由却只有一个:限行了。
纯电动车似乎为限牌/限购/限行政策而生,填补了这部分刚需用户的汽车购买权与使用权,即使那时的纯电动车产品拥有着并不理想的续航与品控,即使那时的基础充电设施分布松散。
三电技术的革新,不断消灭着上述窘况。换句话说,电池、电控、电机技术在这些年的长足进步,让纯电动车真正与燃油车平起平坐——燃油车有的长续航,纯电动车也有了;燃油车有的燃料补充网络,纯电动车也有了;燃油车有的加速快感,纯电动车更强……
全新出炉的比亚迪秦Pro EV500就是这里面一个典型例子,技术革新令其潜在买家的身份有了巨大的改变。往常,消费者会因为买不起一块金贵的限行城市车牌而选择纯电动车;如今,即使在不限行的三四线城市,消费者依然会选择纯电动车作为家中座驾,其加速性能、静谧特性、低使用成本等优势,是燃油车无可比拟的。
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