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对话李明远 | 解读 ZEEKR 001 三电系统那些事
新出行原创 · 精品文章

整包针刺测试冒烟不起火、2ms 内切断高压电、最长 712km NEDC 续航、最快 3.8s 的 0-100km/h 加速。

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没错,上面的数据和测试表现结果均来自于 ZEEKR 001 。

在百年传统汽车行业迎来大变革之电动化将成为下一趋势之际,极氪在电动化的投入以及取得的成果一举让 ZEEKR 001 成为当下最具话题性且关注度被拉满的一款纯电动车型。

在如此高强度关注之下,其实 ZEEKR 001 带来的不仅仅是在三电技术方面的硬参数实力。同时,基于用户需求,极氪甚至给出了“电机选装”这样的方案。

但也正是因为电机选装方案的推出,部分消费者又进入了下一个问题阶段,那就是两种电机在能耗、性能方面有什么区别?为什么采用双永磁同步电机?可以做到多少次连续加速动力不衰减等问题。

这一次我们就带着网友疑问和 SEA 浩瀚架构新三电理论提出者、极氪汽车三电技术专家李明远博士进行了一次对话,尝试着去寻找答案。

 极氪汽车三电技术专家 李明远博士

一、从整车三电系统出发 两款电机并无区别

在专访进行前,我们在新出行社区进行了一个问题征集。

1、两款电机能耗、效率、性能是否一致?

从征集的网友问题来看,网友们最关心的无疑是「两款电机在效率、高速能耗和动力的响应性方面有什么区别」。

我们是从整个三电系统角度出发的,所以电机它在整个三电系统内扮演的角色和要输出的所有参数性能表现必须一致,包括整车加速性能、电耗以及驱动电机的 NVH 。

2、两者在高速能耗、极端性能方面是否有区别?

在 ZEEKR 001 三电负责人李明远博士给出这个答案的同时,我们不放弃的继续追问「单一的高速能耗,包括一些极端的加速响应性上面,两款电机有什么有区别吗」?

因为它们在轮端的所有的表现和体现是一致的,所以即使是在高速上不同工作的表现下也是一致的。”

李博士多次给出的答案就是,无论是油冷圆线的日本电产电机,还是扁线水冷的威睿电机,它们的终端表现都是完全一致。

3、两款电机个体是否有差异?

但李博士也表明了:“由于单体电机的设计存在差异(圆线 / 扁线),所以在极限工况下两种电机在工作时可能会有一部分 Map 图上的差异,但最终两种电机接受到的需求和输出表现都是一致的。”

扁线电机

“包括来到轮端后这些个体差异在整体调校之下,这些差异也都不会存在。

这也是为什么我们最终会用这两种电机的原因之一,因为在用之前我就会确认两款电机的最终轮端表现是一致的。”

所以根据李博士的表述,举个简单一点的例子来理解就是,当我需要 100 元现金时,根据这 100 元的现金需求我可以要两张 50 元,也可以是一张 50 元 + 两张 20 元 + 一张 10 元的组合,虽然两个 100 元的组合个体有差异,但最终得到的都是我需要的 100 元。

在技术表现一致的情况下,后期会不会全面切换为威睿电机?

“这个就要看整车规划的问题,暂时不清楚。”

二、为什么是双永磁组合 四驱能否实现单电机驱动?

随着纯电动车型的技术快速迭代,现阶段不少纯电动车型的可玩性也越来越高,在这个可玩性越来越高的情况下,消费者对于车辆能实现的不同功能也充满了期待。

因此,针对 ZEEKR 001 四驱车型后期会不会实现「切断其中一个电机实现单电机模式」也是网友关心的一个问题。

在聊这个问题之前我们先来回顾一下 ZEEKR 001 的四驱电机配置。

1、双永磁电机组合 四驱是否可以变单驱?

 ZEEKR 001 采用的是双永磁同步电机,永磁同步电机和感应电机的区别是,永磁同步电机的转子磁场是由一个永磁产生,而感应电机的转子磁场则不是永磁,而是交流电感应。

因此,在这样的电机配置之下永磁同步电机是不可以像感应电机那样实现驱动电机单独分开脱离空转的,因为它是永磁,不可以实现空转。

但针对这个情况,李博士表示:“ ZEEKR 001 也可以调整,我可以让它前面的永磁同步电机无扭矩输出,或者是大扭矩输出。

在这个灵活调整之下, ZEEKR 001 可以做到前轮只是 0 N·m 的输出,或者说是前轮接管后驱所有的扭矩。

因为当后驱如果打滑的时候其实前轮的扭距输出是对整车安全性和超稳姿态的一个唯一的保障,所以这些动态的切换必须要做到一个实时精准和高效。”

2、为什么不用“永磁+感应”的电机组合?

所以,这个时候我们会好奇「为什么 ZEEKR 001 不采用更直接的可以实现脱离的感应电机呢?像蔚来 ES6 或特斯拉 Model 3 那种永磁+感应的动力组合,同时兼顾性能和能耗」?

这主要的原因还是根据整车提出的一个能量密度要求

在同样的永磁同步电机和感应电机下,如果是同款、同样的空间大小,感应电机它的功率能量密度是要小于永磁同步电机的。 ”当然,感应电机在高转速之后的高速性能强是它的优势之一。”

除此之外还有一层考虑就是“永磁体稀土矿的整个出口大部分定价权是在中国,所以部分车企为了考虑到一个供应链的安全,他们也会采用另一种类型电机来保障他们的一个供应链安全。

 ZEEKR 001 背靠吉利集团则不需要考虑供应链这个问题。所以我们选择了一种从我们的角度带给用户可能是更好的一个方式,就是更高的能量密度和更高的效率。”

三、如何看待整包针刺与单体针刺测试?

电池针刺实验也是这两年比较火的一个话题,但目前能通过针刺测试的电池包或电池组单体电芯的不多。

而 ZEEKR 001 在此前也发布了整个电池包整体针刺只冒烟不起火的测试视频。所以,「整包针刺测试和单体电芯的针刺测试方面哪一个更有参考性」?

极氪 001 电池包

“我觉得关注的点不同,针刺单体原来是国标的一个要求,它是通过针刺电芯来模拟电芯在电池包发生内短路,或者因为一些外部的突然情况隔膜被刺穿正负极短路后,整个单体电芯它发出大量热量的这么一个情况。

极氪则是从整个电池包的安全性解决方案,除了整车有些被动安全的一个保护要求之外,其实我们电池包内部作为系统级有很多的解决方案。

我们也是根据用户在各种复杂的实际使用场景当中,电池电芯其实不可能孤立的被拿出来作为评判,我们要求的就是电池包整包去做一个安全的实验,这也是为什么我们希望整包去做穿刺这么一个初衷。”

用直径 8mm 钢针刺入极氪 001 电池包

“从之前的披露的针刺实验结果来看,它也是能完全做到被刺穿发出热量,并不会蔓延到其他周边的电芯。也就是说不会有二次的蔓延以及后续的自身灾害,整包的安全表现也完全符合我们的预期。”

 “所以总的来说,整包的穿刺实验其实是更贴近车和用户的实际使用场景,这也是我们最后开发的一个原则。

就是我们交付给用户是什么?是一个安全的整个系统。”

视频上传成功

另外,“我们这一次 86kWh 电池包和 100kWh 电池包分别采用的是欣旺达电芯和宁德时代电芯,两种电芯单体容量大小是不一样的,但差异很小,单体定容量都是 200Ah 以上。”

四、20 万公里无衰减落地 ZEEKR 001 没?

其实关注 SEA 浩瀚架构的都知道,在早期 SEA 浩瀚架构发布会上出现过 20 万公里无衰减的宣传。

所以「ZEEKR 001 有没有搭载这个 20 万公里无衰减技术」?

“目前是没有的,这个 20 万公里无衰减是基于 SEA 浩瀚架构未来可以实现的。”

“因为架构在一般传统车企会用 10-15 年,而电动车也至少会经历两代产品的架构升级。

所以架构的工作就是把近 10 年内可能上车的所有技术都要规划在内,包括我们现在能看到和能想到的,甚至可能我们想不到的技术都会整合进去来保证架构的先进性,所以架构必须是可持续进展的。”

因此总结来看,这也是为什么 SEA 浩瀚架构会把掺硅补锂、800V 电压平台规划在内。因为 SEA 浩瀚架构属于兼顾现在的同时还要面向未来。 

五、最高支持 2.2C 充电倍率 10% 充至 80% 30分钟 

补能速度方面我们从之前 ZEEKR 001 披露的官方充电素材已经知道 ZEEKR 001 采用的是大电流方案。

所以「 ZEEKR 001 的充电电流最高可以做到多少,充电倍率可以做到多少」?

1、充电倍率依靠的不是单一车或单一桩

“充电这里面涉及两种参数,第一个是车端的能力,第二个是充电桩的能力,我们的充电桩的参数能力最大是大于 600A。”

“其次就是车端的能力,也就是电池。电池我们讲的是在某个 SOC 窗口下的一个倍率,这个倍率是根据电池包内单颗电芯的容量大小去换算一个倍率,这时候显示出来的电流就是我充电时候能见到的这么一个最大的电流。

2、合适温度和 SOC 下 ZEEKR 001 可突破 500A

所以如果条件合适的情况下,比如说正好在这个 SOC 段且正好是一个合适的温度窗口,那么 ZEEKR 001 是可以出现一个突破 500 安培,甚至 500 多安培的这么一个大电流。”

此前极氪 001 披露的充电电流 522A

“而目前 ZEEKR 001 其实采取了一个 2.2C 以上的一个充电倍率,2.2C 以上的高倍率充电在某个 SOC 窗口段和相应的合适的热管理以及温度条件下,它能给用户带来一个比较快的补能速度。”

参考李博士的结论,结合此前 ZEEKR 001 披露的在极氪自建的超充桩, ZEEKR 001 的充电电流最高去到了 547A 的电流,峰值充电功率 222.1kW。

而极氪 001 使用的超充桩采用的是液冷方案,所以即使是大电流它的充电桩线束相对来说也比较细,这一点很好。另外最终交付给用户的是, “ZEEKR 001 在合适温度环境下可以做到从 10% 充到 80% 用时 30 分钟。”

六、8 次 0-100km/h 加速无动力衰减

在动力性能方面,我们都知道 ZEEKR 001 四驱版车型的 0-100km/h 的加速是 3.8s ,而纯电动车型的加速持续性一直都是我们关注的一个问题,因为它对散热的要求还是挺高的。

所以,「ZEEKR 001 在这种持续高功率的输出下能做到多少次动力不衰减」?

“我们对 ZEEKR 001 专门做了一个动力性能的要求,就是我们不希望像应付考试一样,让用户踩一脚零百加速后觉得爽了,然后在等一两分钟的冷却。”

我们内部所有的考核和设计方案的一个校核是采用一个循环次数要求。

“我们要求在连续 8 次的加减速以后,它的最慢的零百加速作为我们一个零百加速的输出,所以严格来说就是说整车要求承受连续 8 次的 0-100km/h 加速不出现明显的热衰减。”

七、ZEEKR 001 为什么没有上碳化硅方案?

现阶段已经有少量车型搭载了碳化硅材料( Sic ),而 ZEEKR 001 则采用的则是 IGBT 方案。IBGT 就是直接控制驱动系统直、交流电的转换,同时对交流电机进行变频控制,决定了车辆的扭矩和最大输出功率等。

配图非极氪 001 IGBT 模块

所以,「ZEEKR 001 为什么也没有用碳化硅方案,碳化硅本身的成本和效率提升的点在哪」?

1、碳化硅是个好东西

首先“碳化硅肯定是个好东西,从技术上讲它载流牵引速度很快,它能做到更高的 PWM 的频率调制。

而且碳化硅本身的熔点和耐温性更好,也就是说单位电池的过流能力或者说整个节温的控制可以做到更高。”

2、碳化硅产业链还不够成熟

“但是碳化硅本身也有一些问题,它的工艺制备比较高,就是说它的脆性很高,你很难去做到一个很高的良品率,所以我们比较担心的就是碳化硅的整个原材料的供应到底是不是能做到成熟。

毕竟现在我们去看原材料的碳化硅的晶圆产出会有很高的百分比是倾斜在头部一两家企业。这个对于整个供应链的安全方面,或者说整个体系的匹配上面我们会做更多的考虑。”

“当然了,这个还是要基于市场的现状发展,我们主要还是从产业链的完善程度来考虑。”

“另外,关于碳化硅带来的好处或者劣势,这个放在一些挑战点其实我们也会做一些预演和预判,然后再去做出相应的时间点做出一个对用户来说更合理的这么一个选择。”

因此,从李博士的言语之中我们都知道 Sic 是一个好东西,但良品率低带来的不稳定性在供应链角度会有不稳定性表现,所以在解决这些问题的时候,未来上 Sic 也不是不可能。

八、 烟火式安全断电  2ms 内切断高压回路

纯电动车型的平台电压一般都高于 300V ,所以当车辆发生碰撞或短路后,需要高压电气系统能够可靠且快速的断开回路,以此来保证驾驶人安全。

因此在发生碰撞事故或短路后,车辆如果能在越短的时间内去切段高压回路,也就意味着危险发生的机率就越小。

从官方数据来看, ZEEKR 001 最终做到了 2ms 切断高压回路 ,所以「ZEEKR 001 是如何做到的」?

这个也就是我们 一般称它为 PSS ( Pyrotechnical Safety Switch 烟火式安全断电开关),它本身是通过这种烟火触发, 触发后它有断头台式的这么一个机械装置会很快的去切断它的一个电连接。

在切断电连接的时候下面会有一个磁吹灭火的整个装置,所以它能做到的就是在两毫秒内去切断整个高压,这个确实是 远快于现在所有的保险丝和继电器的配合。”

“因为保险丝靠的是一个热熔断,它必须积累大量的热。而继电器它是用一个电感产生的磁铁把机械装置给弹开,我们认为继电器和保险丝无法覆盖的这么快速响应的范围。”

但是 Pyrotechnical Safety Switch 烟火式安全断电开关也有很多优化。

例如,“ 如何保证这个气体在气枪里不外泄,怎么精准的去切断它不产生任何的空气拉环 ,这里面对整个设计也是跟我们整车整个回路的电感也是息息相关的。而且,电感大其实它不一定拉的断。

同时,时间越快有时候它产生的空气电离的电压也特别大,所以这个里面是做一个系统设定要拿捏好。”

随着最后一个问题的结束,这一次对话也就正式结束了。就像对话开始前的那样,整个对话中没有多余的废话,对答如流的李明远博士从不同的角度直接干脆的给了我们全方位的解答,这也让我对后续的三电工厂参观充满了期待。

编辑总结:基于补贴前 29.9 万元的售价,极氪 001 做到了 100 度电池包或 3.8s 的 0-100km/h 加速。

要知道无论是 100kWh 电池包还是 3.8s 的 0-100km/h 加速,在这个价格下极氪 001 是目前你能买到的“电池最大,加速最快”的车型。

这背后展现的不仅仅是极氪对于供应链成本把控的成熟度,同时也展示了极氪在三电技术方面的储备。

在这种技术储备和供应链体系下,极氪 001 还提供非营运车辆的三电终身质保,所以对于三电系统方面我觉得在满足自己内心想法的同时去享受技术成果带来的乐趣就行。

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