吉利极氪资深总工程师李明远详解吉利浩瀚SEA架构三电平台

2021年9月15-17日,“第三届世界新能源汽车大会”(WNEVC 2021)在海南国际会展中心召开,由中国科学技术协会、海南省人民政府、科学技术部、工业和信息化部、生态环境部、住房和城乡建设部、交通运输部、国家市场监督管理总局、国家能源局共同主办,中国汽车工程学会承办。

在9月17日下午举办的“下一代电动化平台与电气架构”主题峰会上,吉利控股集团极氪智能科技资深总工程师李明远发表精彩演讲。李明远详细介绍了吉利SEA架构,他表示SEA架构覆盖从1800mm到3300mm的轴距,包括一些轻型的商用车,车型从A级到F级。另外他强调不管汽车如何智能、如何电动,安全仍是重中之重,并介绍了浩瀚1架构电池包无热蔓延的设计方式,达到只冒烟不起明火。

以下内容为现场演讲实录:

很高兴在这里跟大家分享一下浩瀚架构的参数情况,浩瀚架构第一辆车就是极氪001,今年10月份发布。

为什么叫浩瀚架构?其实我们现在处在一个新能源汽车蓬勃发展的时代,整个新技术新材料层出不穷,我们知道这不是一个设计完成可以保持不变经久不衰的架构,架构要保持的是历久弥新,把新技术新材料包容在一个可持续性里面。第二架构的最终目标是终端产品不是车,是带给用户的驾控体验,由此有了架构的名称,SEA。首先有来自哥德堡的设计中心,我们集合欧洲瑞典德国的工程师,进行各种工况的路试,针对市场各种安全的要求,会满足一些北美市场比较严苛的整车的安全要求。整个架构的开发更离不开战略合作伙伴一些顶尖的供应商,这个架构它会覆盖轴距从1800毫米到3300毫米,还有后面陆续上市的一些轻型的商用车。覆盖整个车型从A级到F级车型,满足各种各样不同的需求,包括高端车和低端车。但是所有安全策略和所有安全标准软硬件高低压主被动安全守则完全一模一样。

这里举一个例子,以10月份即将上市的极氪001存在的浩瀚1架构,所要达到的目标参数,这里有一个属性的比较,罗列一些大家比较关注的点,比如架构本身必须可以承载2排或者3排座椅,在轴距3米以上的车我们也希望整个底盘操稳可以达到一定的标准,百米加速可以达到3.8秒,整车的NEDC续航做到721公里,还有快速的充电功能,整个架构支撑的快速补能要求是10%到80%,在30分钟内,所有后续浩瀚架构包括浩瀚1平台的车型都会具备这个能力,还有一些比较常规的,就是整个生命周期的一个维护和使用的成本,包括电动车可以带给大家的良好的NVH的感受,最后也是最重要的,是全球一个普遍的要求,刚刚介绍比亚迪3.0平台强调了安全的要求,我们作为汽车人相当认同,因为不管汽车如何智能,如何电动,最终还是离不开本身作为一个载具,把乘客从A安全带到B的功能,所以安全是重中之重。

我们列举一下做了什么措施,比如电动车本身比较怕托底,在整个车身底部通过性优化前提下,针对电动车电池底部做了底护板的安全性测试,在所有的工况测试中关注前后防撞在不同的情况的弯折表现,电动车除了满足现有的道路交通法规保护成员行人之外,还有一个要保护的,就是电池包。前控还有一个其他的技巧,借鉴了传统燃油车的技巧,在发生碰撞的时候,将碰撞达到一定的烈度,整个电机会进行反转滑落,不会进入到整个高压电池包等等,除了电池包本身内部做一些支撑,这些支撑随着电量的提高或电池包内部的提高会逐渐消失。我们对这些要求进行了加强,不是只在一个点进行加强,我们一共做15次计算,要求在最弱的区域也可以满足要求,这是一些被动安全的事情。车身和电池包完整的搭接会带来一些好处,带来的好处是整车在操稳性能上得到明显的提高,对整个底盘滤噪带来一个好处。所以这也是我们在利用了整个电池包,不光作为能量的载体,对整车来说还是一个安全和结构的支撑。

以浩瀚1架构的一个电池包举例,这里给了一个三元的结构图,整个电池包设计之初考虑到兼容高低电量,不同密度的电池,主要是方形电池,选用一些大模组或者无模组的方案尽可能提高利用率,整个电池包设计考虑到400V和800V的电池间隙,使得下一代车型提升电压没有障碍,最关键一点是整个三元的电池包采用一种无热蔓延的设计方式,整个电芯的排放方式有专门的优化。所有的短路会先被隔热绝缘的材料防止,达到电池包只冒烟不起明火的一个比较高的技术要求。

在满足这些安全要求之后,剩下要解决的就是用户里程焦虑,或者充电桩未普及的问题。随着后面电动汽车基础设施的发展,用户对电量不会有很大的要求,但是对充电时间,就是充电的快捷性会持续提出更高的要求,在这里我们对这一代产品专门做了一个定义,整个电池包必须要以2.2C的高倍率进行充电,这个倍率也不是在所有时间所有SOC都可以达到的,整个电池包要处于比较合适的温度条件,合适的温度窗口和合适的SOC窗口,为了达到这个,我们整车热管理会进行相应的匹配,将电池包始终保持在一个舒适的状态,还有重要的一环,SOC的精度也是要完全考虑到的,我们现在能做到整个SOC的精度在3%以内,在业界也是比较好的数字。

考虑自适应的热管理的需求,根据电池包在天气冷热或者功率需求的动态化下,提出不同的管理需求,冷却或者主动加热。最基本的电池包本身的高压安全也引入一些新的技术,除了原先用继电器去保护电池包,后来用保险丝,现在我们还引入整个烟火开关装置,覆盖原来无法覆盖到的区域,将乘车的安全性和断电的快捷提到一个新的高度。

这里是我们整个电驱系统,举一个例子,浩瀚1的电驱采用8层的设计,整个定转子长度可以灵活变动,搭载车上的首款电驱是2000千瓦,整个电驱除了匹配硅的,也会无缝匹配碳化硅的,期待在下一代技术迭代中更好的提升电驱的整体的效率,增加电动车的续航里程。为此专门应对中国市场用户在高速的需求,将电池方案的设计引入一些磁组的扭矩,可以将高效区往高转速区拉一些,一般大家认为PSM尽可能满足市内的工况,但是基于我们之前所拿到的数据和目前这个平台架构用户层的定义,我们认为他们经常开高速,将电驱系统应用在高转速的范围,不仅仅为了NEDC,跑一个好看的数据,但是考虑整个架构是面向用户的体验,所以我们专门引入了磁组扭矩,将整个车辆在高速的工况续航得到提高。

还有一些吉利或者极氪内部对电驱和整车的比较苛刻的NVH的要求,我们采取所谓的斜坡注入和散平的控制,将比较尖锐的频率打散,整个电驱我们采用同样的电磁设计,将减速器配比或者减速比做一个调整,电驱系统的功率从一百千瓦调整至400千瓦。目前极氪001或者CM1架构是采用一个同步电机,做到前后驱扭矩输出从0到100的切换,可以做到前后扭矩或者能量回收时的一个同状态的反应。

刚刚是零部件级别的需求,真正对主机厂来说更重要的是对高压电平台的技术规划和要求。这里包含了一些整车高压,就是浩瀚架构下所有的电池包,所有的高压零部件包括电驱PDC等等,他们需要满足的要求,在哪些范围可以过压,可以软回复,那些低温情况可以嵌压或者必须保持工作,都有相应的技术规范。各个零部件自己保护的时候所谓的降额衰减也必须按照整车的安全策略进行调整,其他常规可能是高压内部的一些,甚至非高压内部,比如一些异常的干扰,整个高压回路要承受外界的干扰。整个动力域所有的软件要求以这样的形式开发,满足功能要求,才可以做到三电所有的零部件,甚至不同项目间复用拼接,这就是所谓完成了。并不是在加工上完全套用,而是灵活的在不同车型之间配置不同的三电配比,满足不同车型对功率的需求。三电平台后续还是有很多的技术迭代的可能性,例如提高电压,可以将电驱的功率密度进一步提升,提高电压的同时也有可能将整个电池包快充能力进一步释放,包括OBC和DCDC的集成方式,我们也能做进一步优化。

以上是我的分享,谢谢大家!

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