吉利雷霆16合1电驱发布:效率93.8%,银河TT实测电耗8.2度
吉利发布雷霆16合1智能电驱,系统集成12项硬件及控制功能与4项软件能力,电机功率密度达到11.8kW/kg,CLTC综合效率达到93.8%,将率先搭载于吉利银河TT。
7月16日,吉利汽车集团正式发布雷霆16合1智能电驱。这套系统以吉利控股旗下星驱科技为技术底座,覆盖驱动、高压配电、充电、热管理、电池管理和整车控制等功能,将率先搭载于吉利银河TT。
吉利公布的数据显示,雷霆16合1整机质量为75kg,高度低于325mm,零部件减少180余个,CLTC综合效率达到93.8%。四驱版本综合功率为425kW,扭矩响应时间最快为2ms,54路定向冷却可使电机最高温度降低15℃。
雷霆16合1集成了哪些功能
雷霆16合1由12项硬件及控制功能和4项软件能力组成。
12项功能包括驱动电机、电机控制器、减速器、DCDC直流变换器、OBC车载充电机、PDU高压配电单元、HBMS高压电池管理、LBMS低压电池管理、VCU整车控制、TMS热管理、主动预充控制和动力域网关。
4项软件能力分别为智慧能量管理、智慧补能管理、智慧运动控制和智慧健康管理。
这套系统不只整合电机、电控和减速器,还把充配电、电池管理、热管理和动力域控制纳入同一套架构。
据吉利发布信息,系统通过缩短高低压线束、减少独立壳体、接插件和外部连接部件,将零部件数量减少180余个,整机质量控制在75kg,较其所称的行业主流产品降低15%以上。
公开技术资料显示,雷霆16合1采用轻量化合金壳体,并对电机、减速器、悬置结构和母线电容的布置进行重新设计。
部分原本独立存在的壳体、支架、连接螺栓、线束和接插件被取消或合并,高压线束长度缩短约30%,低压线束缩短约15%。
高集成首先带来的结果是结构减重和尺寸压缩。外部连接路径缩短后,也可以减少高压线束、铜排和接插件上的电阻损耗。
不过,93.8%的CLTC综合效率并不是由集成数量单独决定的,还与电机、电控、减速器、冷却和能量管理有关。
电机功率密度为什么能达到11.8kW/kg
雷霆16合1采用Umini-Pin短端部扁线绕组方案。
据发布会技术资料及媒体整理,这套电机的绕组端部高度降低4mm,单台电机铜线总长度缩短1296mm,铜损降低约2%,槽满率达到81.5%,电机功率密度达到11.8kW/kg。
这里的11.8kW/kg指的是驱动电机功率密度,不是整套16合1电驱的功率除以75kg总成质量。
电机定子铁芯两端的绕组端部会占用轴向空间并增加铜线长度,但这些端部铜线不直接承担主要的电磁能量转换。
Umini-Pin通过压缩绕组端部尺寸,可以减少无效铜线长度,同时降低电机轴向高度、铜材用量和绕组电阻。
公开资料将其绕组结构描述为6层54槽。6层设计是在交流电阻、制造复杂度和自动化生产之间进行平衡;54槽绕组连接方式可以缩短部分引脚之间的距离,减小汇流结构尺寸并减少导体类型。
81.5%的槽满率,代表定子槽内有较高比例的空间被有效导体占据。在相同定子尺寸下,更高的槽满率可以布置更多铜导体,提高电流承载能力和电磁负荷,为更高的扭矩密度和功率密度提供基础。
不过,槽满率提高后,绕组插线、绝缘、焊接和冷却难度也会增加。因此,高槽满率需要与稳定的制造工艺和强化冷却共同使用。
电机铁芯采用0.2mm低应力超薄硅钢片。硅钢片厚度降低后,可以抑制高转速和高频磁场变化产生的涡流损耗,改善电机铁损。
Umini-Pin主要从绕组端部和铜材利用率入手,0.2mm硅钢片负责降低铁损,再配合定向冷却控制高功率运行时的温升,共同支撑11.8kW/kg的电机功率密度。
高集成带来了哪些实际变化
第一项变化是重量和尺寸下降。雷霆16合1整机质量为75kg,高度低于325mm。独立壳体、线束、支架和连接部件减少后,电驱总成对底盘空间的占用随之降低,也减少了整车装配时需要连接和固定的部件。
第二项变化是能量传输路径缩短。动力电池输出的直流电,需要经过高压配电和电机控制器,再转化为驱动电机使用的交流电。将相关模块集中布置,可以缩短部分传输路径,减少连接位置产生的导体电阻和接触电阻损耗。
第三项变化是控制链路缩短。雷霆16合1采用一芯集成方案,将动力和底盘相关的信号分析、运算处理、状态监控和动态控制集中处理。
吉利公布的信息显示,控制链路响应时间由传统方案平均约40ms压缩至最快2ms;配合偏差预测控制和自适应PID算法,实时扭矩偏差由3%降低至1%。
控制链路缩短后,电机扭矩、电池输出能力、能量回收、热管理和车辆运动控制之间可以减少部分通信环节。这里的2ms是吉利公布的最快控制链路或扭矩响应数据,实际车辆响应还会受到电机电磁特性、轮胎、传动系统和整车控制策略影响。
第四项变化是高负荷下的温度控制。系统采用54路定向冷却,将冷却介质送往电机绕组端部和定子等主要发热区域。
吉利公布的数据显示,该方案的冷却接触面积较传统油道方案增加,散热效率提升,可使电机最高温度降低15℃。
电机温度降低后,可以减少绕组电阻随温度上升产生的额外损耗,也有助于延缓连续高功率工况下的热衰减。
CLTC综合效率93.8%是怎么实现的
吉利公布的93.8%是雷霆16合1的CLTC综合效率,并非电机或逆变器在单一最佳转速和负载点下的峰值效率。它需要同时降低电控、电机和减速器中的多类损耗。
电控损耗方面,雷霆16合1采用800V高压平台和碳化硅功率模块。在输出功率相同的条件下,提高系统电压可以降低工作电流,而导体上的电阻损耗与电流平方相关。电流降低后,线束、铜排和连接位置上的损耗可以相应下降。
碳化硅功率器件则用于降低逆变器的开关损耗和导通损耗,特别是在高电压、高转速和高负载工况下,能够减轻功率模块发热。
电机铜损方面,Umini-Pin短端部绕组缩短了铜线长度,减少绕组电阻。81.5%的槽满率提高了定子槽内有效导体的空间利用率,但槽满率并不能单独决定效率,还需要结合导体截面积、电流密度、绕组连接方式和温度进行评价。
电机铁损方面,0.2mm低应力超薄硅钢片用于降低高频磁场下的涡流损耗。
机械损耗方面,雷霆16合1使用高精度齿轮珩磨、倒V齿轮布置和主动润滑等方案,用于改善齿轮啮合、轴承摩擦和搅油损耗。
热管理方面,54路定向冷却控制绕组和定子的工作温度。铜导体温度越高,电阻通常也越高,因此控制电机温升可以减少高负载状态下的额外铜损。
软件控制方面,智慧能量管理会针对城市、高速和低温等工况,对动力输出、能量回收和热管理进行协调,使电驱更多运行在效率较高的区域。
因此,93.8%的CLTC综合效率来自系统集成、800V平台、碳化硅电控、短端部扁线绕组、超薄硅钢片、减速器、冷却系统和能量管理共同优化。
银河TT实测电耗8.20kWh/100km
雷霆16合1智能电驱将率先搭载于吉利银河TT。吉利公布的信息显示,银河TT四驱版本综合功率为425kW,零至100km/h加速时间为3.8秒。
在环青海湖能耗挑战中,银河TT跑出了8.20kWh/100km的实测电耗。吉利在发布会上宣布,该成绩获得“驾驶量产纯电轿车环青海湖能耗最低记录”吉尼斯世界纪录。
8.20kWh/100km是特定路线、环境、车速和驾驶条件下取得的测试成绩,不等同于用户日常行驶电耗,也不能全部归因于电驱系统。
整车电耗还与车身风阻、车辆质量、轮胎滚阻、道路坡度、环境温度、附件用电和驾驶方式有关。高效率电驱提供了较低的动力转换损耗,最终结果仍是整车能效共同作用的结果。
在性能测试中,两辆银河TT还在华东东营智能网联汽车试验场完成46.094km湿滑路面连续双车漂移。吉利宣布,该成绩获得“湿滑路面最长连续双车漂移(电动汽车)”吉尼斯世界纪录。
连续漂移需要电驱长时间处于高转速、高功率、高热负荷和频繁扭矩变化状态,因此这项测试主要展示了系统的持续输出、温度控制和扭矩调节能力。
截至本文完成时,这两项新纪录尚未在吉尼斯世界纪录公开网页中检索到。吉尼斯官网说明,部分新纪录不会立即在网站公开,因此目前以吉利发布会公布的信息为准。
结语
吉利雷霆16合1智能电驱将驱动、高压配电、充电、电池管理、热管理和整车控制等功能集中到一套动力域系统中,并通过结构重构减少180余个零部件,将整机质量控制在75kg。
电机本体采用Umini-Pin短端部扁线、6层54槽绕组、81.5%槽满率和0.2mm超薄硅钢片,电机功率密度达到11.8kW/kg。
800V碳化硅平台、减速器优化、54路定向冷却和集中式控制,则分别改善了电控损耗、机械损耗、温度控制和扭矩响应,形成93.8%的CLTC综合效率。
雷霆16合1将率先搭载于吉利银河TT。其量产后的实际能耗、持续功率、可靠性和不同环境下的表现,还需要结合后续交付车辆的数据继续观察。
信息来源说明:吉利汽车集团发布资料、星驱科技技术资料、吉利银河TT公开资料、吉尼斯世界纪录官网说明。
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