宋楠:解析造車新勢力零跑S01的「三電」技術


宋楠:解析造車新勢力零跑S01的“三電”技術


作為造車新勢力的零跑首款電動汽車S01,已經完成了上市前的全部準備工作。本文將對由零跑自行研發、量產並集成至S01的“三電”系統的技術狀態深度研判。


宋楠:解析造車新勢力零跑S01的“三電”技術


採用正向研發模式的零跑S01兩門四座轎跑電動汽車,前部為動力艙(紅色箭頭),中置動力電池組件(白色箭頭),後懸架為扭力梁式版獨立架構。

最大續航里程360公里的零跑S01電動汽車搭載的“三電”系統(電機、電池和控制系統),全部由其自行研發和量產。其中,驅動電機最大輸出功率125千瓦、最大扭矩250牛米、最大轉速11700轉/分;採用18650型電芯、裝載電量35.64度電動力電池總成能量密度達到140Wh/kg;包括動力電池、驅動電機、智能駕駛分系統以及整車層面的控制策略,全部由零跑及母公司大華自行研發。


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白色箭頭:“5合1”電驅動及高壓配電系統上蓋被掀開後的細節特寫

黃色箭頭:“5合1”電驅動及高壓配電系統和驅動電機(含減速器)總成

紅色箭頭:18650型電芯PACK


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很明顯,零跑S01適配的驅動電機(單級減速器)與電驅動控制模塊採用“直聯”模式關聯。DCDC、OBC和PDU高壓用電系統與VCU和IPU低壓用電系統進行了整合,構成了“5合1”控制總成。


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上圖為零跑S01“3合1”電驅動系統和“5合1”控制總成技術狀態特寫。

紅色箭頭:“5合1”控制總成

白色箭頭:驅動電機(減速器)與“5合1”控制總成“直聯”插件外防塵罩

黃色箭頭:驅動電機和減速器總成

藍色箭頭:“5合1”控制總成冷卻進出水管

綠色箭頭:驅動電機冷卻進出水管


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需要注意的是,“3合1”電驅動控制總成重的電機控制器,實際上與“5合1”控制總成“集成”在一個總成內。確切的說,用“8合1”控制總成描述零跑S01電驅動總成更準確。

電驅動總成額控制模塊的8組分系統被一體化集成,並共享單獨一套散熱循環伺服管路。這種驅動電機、高低壓用電分系統、控制系統三種功能性部件的硬件層面“大整合”的設定,進一步降低了自重。但是在用料和線路佈設方面要求極高(不是一般的高),避免高低壓電用電器整合後的信號竄擾問題,以及不同用車環境和模式,導致的控制方面的故障頻發現象。

目前,這套被命名為“Heracles(海格力斯,希臘神話力量之神)”的電驅動系統,完成12萬次連續峰值功率啟動、峰值功率能量回收制動循環壽命測試。


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零跑S01電動汽車的動力電池組件,採用輕量化的鋁合金下殼體,具備IP67級防護效能。每組電池PACK都單獨設定防火、防水和氣密隔層,以提升主動(燃燒)和被動(碰撞)安全性。

這種動力電池安全防護設定,可以延遲2-3分鐘發生燃燒或自燃事故,可以延遲

率先上市的續航里程360公里的零跑S01電動汽車,動力電池組件採用18650型電芯,後期上市的續航460公里車型,將換裝21700型電芯。


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上圖為7組由2X22節18650型電芯構成的PACK熱效率圖譜。

圍繞7組電芯小總成的“蛇形”液冷管路進行均勻散熱,以保證每組電芯溫差不超過1.5攝氏度(目前國家標準為5攝氏度,特斯拉為2攝氏度)。

由於18650型三元鋰電池先天的技術缺陷(較方形或軟包電池),因此PACK以及總成對溫度的控制就要更加嚴格。動力電池組件內部溫度保持在35攝氏度,液冷進水口溫度在25攝氏度。


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上圖為零跑S01電池PACK實物細節特寫。

紅色箭頭:BMS控制線纜

白色箭頭:所有電芯都適配了“雙極雙保險絲焊技術”,實現短路和過流保護目的


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紅色箭頭:電芯與極板之間焊接的“保險絲”

在1支或多支電芯,因為大倍率放電或充電,產生的熱量超過散熱極限時,“保險絲”首先會熔斷並切斷電流仿製短路。這種安全冗餘技術設定,是最大程度降低18650型電池技術缺陷導致“自燃”或“燃燒”事故發生的有效手段之一。


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目前,續航里程360公里版本的零跑S01,適配18650電芯的動力電池總成,能量密度為140Wh/kg。並未量產的續航里程460公里版本的零跑S01,適配21700電芯的動力電池總成,能量密度為160Wh/kg。

兩種動力電池總成都適配液態高溫散熱和低溫預熱功能。從廠家給出的恆溫特性參數看,零跑S01動力電池組件內部溫差1.5攝氏度,與特斯拉和寶馬i3相當。


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零跑的車型計劃中,即將上市的S01為C平臺車系;未來還會有采用S平臺和C平臺的車型量產。當下,零跑已經完成了傳統的4大工藝(衝壓、焊接、塗裝、總裝)和電驅動(電機、電池)廠房的建設。

筆者有話說:

在隨後筆者與零跑技術負責人對話中得知,首款S01電動汽車,配置的“8合1”驅動系統輕量化超過目前量產的多數車型。但是,零跑S01並未對驅動系統散熱管路壓力,和電池散熱管路壓力進行區分。雖然,動力電池內部進行了近乎恆溫處理(1.5攝氏度溫差),但是對不同散熱伺服需求的驅動電機和電控單元,沒有進行區別化低能耗溫度控制。


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包括電機在內的“8合1”電驅動技術的高度整合,有利於提升驅動效率,降低自重。可是,高低壓用電系統和分系統控制模塊的整合,是否會在極限工況出現竄擾導致的使用不穩定故障,更是越來越多電動汽車常見問題。

作為造車新勢力的零跑,起碼在“三電”系統的研發和製造,起碼超越了蔚來以及車和家等依賴代工和供應商整合的套路。當然,零跑是否能很好的存續下去,不僅要更好地講故事,還要立足產品本身的硬實力。

至於,首款車型的可靠性和安全性,依然需要“小白鼠”車主們的驗證,才可以獲得一個階段性的結論。

文/新能源情報分析網(換個角度看車市)宋楠


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