深度解读威马汽车EX5三电系统
文章来源： EV视界
发布时间：2021-02-15
三电系统指电动汽车的电池、电机、电控，除了动力电池一般只有一组外，现在很多新车都配备了双电机或多电机驱动，而电控系统也包括电池控制系统及电机控制系统。
其中，威马汽车成都研究院成立于2015年，其中专家和中层以上管理人员中80%来自于通用、泛亚等，研发流程和产品品质对标上汽通用GVDP整车开发流程，甚至在某些方面要超过该标准。
上面提到的技术目标几乎涵盖了整车从尺寸、功能、重量、动力、NVH（静谧性）、可靠性及可维修性等非常全面的日常用车需求，威马汽车将其分为15个大项，可以衍生出196个子项，再进一步细化到762个小项中去，以此为基础进行设计开发。
威马首款量产车型 EX5 在开发过程中先后进行了多轮驾驶性联合调试，2轮夏季高温道路测试，3轮高寒测试（包括零下40℃低温环境舱和零下20-42℃的道路测试），多轮整车续航标定，以及多轮诊断标定等测试。陆续投入测试车辆超过 400台（传统车企的新产品测试车辆一般为 100 台左右，改款车型则只有几十台），累计测试里程超过300万公里，累计测试工作时长约10万小时。
地球赤道一圈是4万公里，300万公里意味着威马EX5绕地球跑了75圈；累计测试工作时间10万小时，如果换算成年计算的话应该是11年左右。环境温度最高50℃的吐鲁番和最低温度-40℃的牙克石，威马EX5都要在当地进行2-3轮道路测试，除了标定最重要的动力电池热管理系统外，还要对车机系统、空调、内外饰及整车电子系统进行可靠性测试，以保证车辆在任何恶劣天气下的正常使用。
另外，威马汽车还建立了自己完善的研发认证体系，这个体系以三电系统为核心，坚持正向开发的理念，英文叫做WTCS。包括九大验证领域，就是我们熟悉的三电系统、底盘系统、车身系统、内外饰系统以及电子电器系统，还包括NVH系统、安全系统以及智能系统、智能驾驶系统。同时九大领域包含34项标定实验，比如空调标定实验、热管理标定实验、驾驶性标定实验、ESC标定实验等等。
对一台纯电动汽车来说，三电系统无疑是其最关键的核心技术，相当于传统燃油动力汽车的发动机、变速箱。三电系统指电动汽车的电池、电机、电控，除了动力电池一般只有一组外，现在很多新车都配备了双电机或多电机驱动，而电控系统也包括电池控制系统及电机控制系统。也就是说，虽然机械结构相比传统汽车要简单不少，但是在电气化程度和控制软件的复杂程度上，电动汽车要更具有技术含量。
威马汽车的三电系统可以概括为“两个平台和四大核心技术”，第一是车架构的平台化，整车架构平台是指平台可以延伸出其他车型，例如比较有名的大众MQB平台。第二是电池包平台，可以通过模块化的电池包技术搭建不同容量的动力电池组，应用到多个车型上面。此外还有四大核心技术，包括高度集成的动力总成、系列化PACK方案、电池热管理系统及体系化的三点标定技术。
威马EX5属于AJAX平台，AJAX平台是一个纯正向开发的电动车汽车专属平台，有别于市面上很多从油改电的方式打造的纯电动汽车，其后排隆起、地板较高、电气、线路布局较乱等均是无法避免的问题。而AJAX是完全正向开发，车身匹配电池包，上述问题就完全不存在，这个平台可以衍生出轿车、SUV、MPV等车型。
电池包的平台化包括电芯/模组平台化、热管理系统平台化、箱体结构平台化，威马汽车的电芯采用德国工业协会制定的VDA标准电芯和模组，在电芯设计、组成、甚至卡扣、连接线束等都可以做到一致标准，在应对不同电芯供应商如宁德时代、天津力神、苏州宇量这些国内一线电池企业时实现完成兼容。热管理系统的平台化开发，则是前期通过CFD的仿真，对温控系统流道设计、流阻分布，以及对热平衡的仿真，来确定当前热管理系统是否满足这个电池包，今后只需对水排大小、线束长短进行改进，即可适应不同的电池包类型。第三箱体结构平台化，是通过箱体模块设计，可以快速实现不同电量的PACK开发，来应对新车型的设计需要。
在三电系统最核心的动力电池方面，威马在电池包整体的轻量化、安全性方面都有相当出色的表现。其实用的高强度钢拉伸强度达到780兆帕，并采用了内外钢骨架的笼式安全结构，经过两倍于国际标准的挤压、跌落、震动、火烧等试验后，电池包核心结构无损坏、无泄漏，仍可正常使用。通过轻量化材料的应用，电池包整体减重超过17%，能量密度提升4%。
独立的全天候热管理系统每个模组都有多个电芯温度传感器，可以实时监控电芯最大最高温度，平均温度以及最低温度，并根据温度阀值进行调整，使整个PACK电池包的运行，电压、电芯温度始终保持在正负两度以内。
威马EX5的电驱动系统具有极高的集成度，左侧为电机控制器、充电机、DCDC；右侧为驱动电机及减速器。
电机的转速输出轴和减速机主减输入轴是同一根轴，使驱动桥在常用工况下传动效率高达93%，同时使全油门下的扭矩响应速度做到200毫秒以内，与之相比，传统动力汽车的响应速度约在300-600毫秒水平。威马EX5峰值功率160千瓦、峰值扭矩315牛的驱动电机，可以让它在8.5秒内完成0—100公里加速。
另外一个比较实用的优势在于，采用前置前驱动力布局形式的威马EX5，借助高度集成化的电驱动系统，仍可以在前机舱内设计一个60L容积的储物格。
最后在软件层面，威马同样具有高可靠性的特点，软件架构采用AUTOSAR方案软件，支持MCAL4.0.3的，同时支持DBC、CBD自动导入。在整个微模型开发过程中，微模型当中都是采用Simulink/Stateflow模型开发，并且模型开发阶段进行了MIL（模型在环）的测试，生成代码阶段我们做了SIL（软件在环）的测试，完全是自动生成代码，拒绝手写代码，避免了人为的犯错。控制器阶段威马做了足够多HIL（硬件在环）测试，保证功能足够正常，同时关键零部件控制器都支持CCB协议的标定。
HIL可以把控制室各个功能，包括标定量设计的功能做到全方位的检查，上车之前就知道软件、标定功能是否正常。而对能量流的分析，可以通过ES592、电压电流传感器、功率分析仪这些软硬件的设备结合起来，包括传感器的安装、功率分析的调试以及传感器的布线，以及整个对逆变器、输出扭矩保持同步的测试，来保证整车的能量到底是流向了哪里，有多少用于驱动，有多少用于附件。
续航里程焦虑以及电池安全是电动车与生俱来的痛点。寻求技术突破解决续航里程焦虑，成为当前电池巨头、车企以及充电网络三方关注的焦点。威马汽车是造车新势力阵营中唯一配有电池包自主研发和生产配套的厂商，作为智能汽车头号实力派，威马汽车除电芯以外，所有电池包核心技术均自主掌握，包括热管理、安全防护、充放电管理等。其中，热管理策略聚焦对电芯温度的智能化、精准管理，通过独立液冷设计、PTC电加温系统、零下30℃极地加温系统（柴油加温），以及全新基于柴油加温的空调制热回路设计，可以在不同的温度区间自主开启加温与冷却功能，实现全天候电池包恒温热管理，极大改善用户冬季续航焦虑。下面小编就跟您聊一聊威马汽车独立自主电池包PACK技术以及第二代电池热管理“黑科技”。
众所周知，纯电动汽车的动力电池包是由电芯组成模组，由模组组成电池包PACK。威马汽车采用全球领先的电池包平台化技术，兼容国内主流电池供应商生产的电芯模组，这种自主定制化电池管理方案，确保了电池的安全、可靠以及高续航能力，同时能够大幅提升产品迭代能力。
提到电池包技术平台话又有什么好处呢？大概为以下四点：
1.电芯模组标准化：标准化的VDA电芯模组，实现与不同供应商电芯模组的兼容。采用全串联布局，在单体电芯故障发生后可以迅速彻底切断整个通路，防止因模组并联导致正常电芯对故障电芯持续放电发热发生危险。
2.箱体平台化：箱体平台化设计可快速实现不同电量的电池包开发，以应对新车型的设计需要，为用户提供灵活的续航里程选择。
3.电池热管理通用性：通过CFD仿真热管理系统，对其进行流道优化及流量分配设计，确保电芯温度保持在适宜和安全的范围。同时，基于同一热管理系统架构，仅通过调整其管路数量、长短及水排大小，即可适应不同的电芯类型。
4. 66项高标准测试：包含56项电池包测试及10项整车级别测试。其中，56项电池包测试包含16项国家标准和40项企业标准，全方位保证电池及车辆安全。
如果对于这样的介绍并不能理解，那我想用一个非常简单易懂的例子就能让你明白，自2018年威马EX5上市至今累积销量已过万辆，但目前没有发生任何一起自燃事故。俗话说；“耳听为虚”，那么下面小编就满足大家的好奇心，让各位“眼见为实”。
至此，一块合格的威马EX5动力电池就出厂了，准备发往组装线。
光有硬件没有软件和管理系统的配合，想成为一块优秀的动力电池也是远远不够的。因此下面我们来介绍一下威马针对动力电池推出的升级版电池管理系统。
电池对温度是非常敏感的，全天候电池包恒温热管理将电芯温度更加稳定地控制在高效、安全的温度区间，使得电池充放电更稳定、更安全，并有效提升冬季可用电池容量和充放电效率。实现-30℃～50℃不同环境温度高适应性。
1.智能化自动控制：根据实时电芯温度，自动调用不同热管理策略，无需用户操心。
2.恒温保持：在电芯模组底部整齐有序的布置铝制水冷板，其内部流阻低、流量分布均匀，导热效率高；并且铝板表面覆盖一层导热硅脂的特殊材料与电芯模组接触，贴合性更好，从而维持电池在最佳的温度区间内，提高电池的充放电效率（冬季充电效率提高50%以上）。
3.精准控制：每个电芯模组内布置两个温度传感器，精确监测每个模组内部电芯温度，并通过BMS和BTMS精确管理所有电芯，电芯温差控制在±2℃，确保电芯温度均匀性，提升寿命。此外，威马汽车将电池包冷却和动力系统冷却分开，采用独立的液冷回路，保证电池包温度更精确的控制。
4.定制化热管理系统组合：通过标配的液冷系统搭配区域化定制的PTC电加热和柴油加热，实现-30℃～50℃不同环境温度的高适应性，确保电池不管是在放电还是充电过程中都保持在合适温度区间，避免电池低温损伤和高温危险。
以上是正常环境下对电池系统的温控策略，但是面对极寒的冬季和高寒地区用车，威马的电池热管理2.0又做了哪些改进呢？毕竟冬天是对纯电动车，尤其是电池系统极大的考验。
威马汽车电池热管理2.0系统在原来的基础上增加了柴油加温系统（包括电池包油电加温+冬季续航增程）。该套系统选装价格9800元，可将续航里程从400km提升至520km。
威马电池包在研发测试阶段，累积完成超过12000次充放电测试。其中，测试团队历时310天，模拟真实使用场景进行了连续路试及充放电测试。路试区域最北到黑河，最南到海南三亚，经历最高温度37度，最低温度-25度，99%充电场景为快充充电。单车16万km真实场景测试，电池衰减率＜5%。
编辑总结：电池安全和续航里程已经成为了新能源汽车两大痛点。冬天即将到来，新能源汽车的电池将面临低温的考验。威马发布电池热管理2.0系统正是为了解决电池在高低温状态下的工作温度问题，通过探索柴油辅助加热与冷却控制的方式。如果在日后的实际使用中，能耗和加热效率的确如预期一样，并有效增加续航里程，那么将是一个非常不错的冬季电动车用车的解决方案。
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