宋楠:解析造车新势力零跑S01的“三电”技术

作为造车新势力的零跑首款电动汽车S01,已经完成了上市前的全部准备工作。本文将对由零跑自行研发、量产并集成至S01的“三电”系统的技术状态深度研判。

采用正向研发模式的零跑S01两门四座轿跑电动汽车,前部为动力舱(红色箭头),中置动力电池组件(白色箭头),后悬架为扭力梁式版独立架构。

最大续航里程360公里的零跑S01电动汽车搭载的“三电”系统(电机、电池和控制系统),全部由其自行研发和量产。其中,驱动电机最大输出功率125千瓦、最大扭矩250牛米、最大转速11700转/分;采用18650型电芯、装载电量35.64度电动力电池总成能量密度达到140Wh/kg;包括动力电池、驱动电机、智能驾驶分系统以及整车层面的控制策略,全部由零跑及母公司大华自行研发。

白色箭头:“5合1”电驱动及高压配电系统上盖被掀开后的细节特写

黄色箭头:“5合1”电驱动及高压配电系统和驱动电机(含减速器)总成

红色箭头:18650型电芯PACK

很明显,零跑S01适配的驱动电机(单级减速器)与电驱动控制模块采用“直联”模式关联。DCDC、OBC和PDU高压用电系统与VCU和IPU低压用电系统进行了整合,构成了“5合1”控制总成。

上图为零跑S01“3合1”电驱动系统和“5合1”控制总成技术状态特写。

红色箭头:“5合1”控制总成

白色箭头:驱动电机(减速器)与“5合1”控制总成“直联”插件外防尘罩

黄色箭头:驱动电机和减速器总成

蓝色箭头:“5合1”控制总成冷却进出水管

绿色箭头:驱动电机冷却进出水管

需要注意的是,“3合1”电驱动控制总成重的电机控制器,实际上与“5合1”控制总成“集成”在一个总成内。确切的说,用“8合1”控制总成描述零跑S01电驱动总成更准确。

电驱动总成额控制模块的8组分系统被一体化集成,并共享单独一套散热循环伺服管路。这种驱动电机、高低压用电分系统、控制系统三种功能性部件的硬件层面“大整合”的设定,进一步降低了自重。但是在用料和线路布设方面要求极高(不是一般的高),避免高低压电用电器整合后的信号窜扰问题,以及不同用车环境和模式,导致的控制方面的故障频发现象。

目前,这套被命名为“Heracles(海格力斯,希腊神话力量之神)”的电驱动系统,完成12万次连续峰值功率启动、峰值功率能量回收制动循环寿命测试。

零跑S01电动汽车的动力电池组件,采用轻量化的铝合金下壳体,具备IP67级防护效能。每组电池PACK都单独设定防火、防水和气密隔层,以提升主动(燃烧)和被动(碰撞)安全性。

这种动力电池安全防护设定,可以延迟2-3分钟发生燃烧或自燃事故,可以延迟

率先上市的续航里程360公里的零跑S01电动汽车,动力电池组件采用18650型电芯,后期上市的续航460公里车型,将换装21700型电芯。

上图为7组由2X22节18650型电芯构成的PACK热效率图谱。

围绕7组电芯小总成的“蛇形”液冷管路进行均匀散热,以保证每组电芯温差不超过1.5摄氏度(目前国家标准为5摄氏度,特斯拉为2摄氏度)。

由于18650型三元锂电池先天的技术缺陷(较方形或软包电池),因此PACK以及总成对温度的控制就要更加严格。动力电池组件内部温度保持在35摄氏度,液冷进水口温度在25摄氏度。

上图为零跑S01电池PACK实物细节特写。

红色箭头:BMS控制线缆

白色箭头:所有电芯都适配了“双极双保险丝焊技术”,实现短路和过流保护目的

红色箭头:电芯与极板之间焊接的“保险丝”

在1支或多支电芯,因为大倍率放电或充电,产生的热量超过散热极限时,“保险丝”首先会熔断并切断电流仿制短路。这种安全冗余技术设定,是最大程度降低18650型电池技术缺陷导致“自燃”或“燃烧”事故发生的有效手段之一。

目前,续航里程360公里版本的零跑S01,适配18650电芯的动力电池总成,能量密度为140Wh/kg。并未量产的续航里程460公里版本的零跑S01,适配21700电芯的动力电池总成,能量密度为160Wh/kg。

两种动力电池总成都适配液态高温散热和低温预热功能。从厂家给出的恒温特性参数看,零跑S01动力电池组件内部温差1.5摄氏度,与特斯拉和宝马i3相当。

零跑的车型计划中,即将上市的S01为C平台车系;未来还会有采用S平台和C平台的车型量产。当下,零跑已经完成了传统的4大工艺(冲压、焊接、涂装、总装)和电驱动(电机、电池)厂房的建设。

笔者有话说:

在随后笔者与零跑技术负责人对话中得知,首款S01电动汽车,配置的“8合1”驱动系统轻量化超过目前量产的多数车型。但是,零跑S01并未对驱动系统散热管路压力,和电池散热管路压力进行区分。虽然,动力电池内部进行了近乎恒温处理(1.5摄氏度温差),但是对不同散热伺服需求的驱动电机和电控单元,没有进行区别化低能耗温度控制。

包括电机在内的“8合1”电驱动技术的高度整合,有利于提升驱动效率,降低自重。可是,高低压用电系统和分系统控制模块的整合,是否会在极限工况出现窜扰导致的使用不稳定故障,更是越来越多电动汽车常见问题。

作为造车新势力的零跑,起码在“三电”系统的研发和制造,起码超越了蔚来以及车和家等依赖代工和供应商整合的套路。当然,零跑是否能很好的存续下去,不仅要更好地讲故事,还要立足产品本身的硬实力。

至于,首款车型的可靠性和安全性,依然需要“小白鼠”车主们的验证,才可以获得一个阶段性的结论。

文/新能源情报分析网(换个角度看车市)宋楠


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