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纯电动专属 聊广汽新能源第2代GEP平台

2019-09-24
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扩展性、续航、动力、电池、充电

  [沈阳爱车网 新鲜技术解读]  在国家的积极推动下,纯电动车市场在近几年可谓是风生水起,除了传统车企们挤破了头要进入纯电动车市场,还有如雨后春笋般涌现的造车新势力来搅局。国内纯电动车技术经过多年的发展,在电池、电机、电控技术都有了一定的积累,也有不少如宁德时代、精进电机等中国零部件企业开始崭露头角。此外,国内众多厂商的纯电动车开发模式也早已从过去的“油改电”转变为利用纯电专属平台来开发新的车型,广汽新能源就是其中的一家厂商。今天我们就来看看其最新的第二代GEP纯电专属平台究竟能够为消费者带来什么。

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● 纯电专属平台究竟是何方神圣?

  一直关注汽车之家的朋友对汽车平台应该不陌生,一般而言,汽车平台的概念是让不同的车型产品尽可能多地共用相同的工程设计、零部件、生产流水线等要素,最终降低生产成本和缩短产品开发周期。对于汽车平台的前世今生,各位可以参看这篇文章,我在此就不展开了。

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  由于纯电驱动系统和传统内燃机驱动系统,在结构上存在着明显的差异,所以“油改电”产品在空间利用率上并不好。在那个能量密度相对较低的年代,为了在车上布置更大的电池以获得更好的续航里程,“油改电”产品牺牲乘员舱或后备厢空间成为常规工程思路。

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  举个例子,由于纯电动车的电机系统相对燃油车的发动机要轻很多,而纯电动车的电池组则比燃油车的油箱要重得多,纯电专属平台能够针对纯电动车的特点来设计车身,从而从设计上控制整车质量分布,以实现前后配重比的平衡,最终让车辆的操控性能指标得以提升。在NVH工程、碰撞安全设计、乘员舱空间布局等方面,同样可根据纯电动车的特点进行相应的优化来提升性能指标。这也是为什么消费者买车要认准纯电专属平台的重要原因。

● 广汽新能源第二代GEP平台

  广汽新能源的GEP平台(GAC Electric Platform)经过多年发展,至今已发展至第二代。第一代GEP平台的代表就是我们熟悉的GE3。第二代GEP平台的首款车型是Aion S(埃安S),已经开启预售且即将上市的Aion LX(埃安LX)则是该平台的第二款车型。相比第一代平台,第二代GEP平台主要优化的地方包括空间利用率更高、电耗更低、性能更强。目前的Aion LX代表第二代GEP平台的最高水准。

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◆ 可扩展性

  第二代GEP平台经历了30个月的开发周期,衍生车型可覆盖A0-C级车型(按照汽车之家分类标准即从小型车到中大型车,从小型SUV到中大型SUV),续航范围从300-700km,并能够实现Level 3级别的自动驾驶辅助功能。注:想了解更多关于自动驾驶汽车的级别划分,请参阅《困难与希望并存 自动驾驶离我们有多远?》。

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  根据广汽新能源目前的产品规划,未来一段时间除了会对现有车型进行改款和换代外,每年至少还会推出两款全新车型,以满足消费者对不同类别的纯电动车型的需求。广汽新能源对自身的定位是一个中高端品牌,所以未来品牌往上走是大方向,Aion LX 25-30万元的预售价正是品牌向上走的一次试探。

◆ 续航

  对于纯电动车而言,续航里程应该是现在消费者非常关心的问题。我们下面来看看最新的Aion LX和特斯拉Model X的综合电耗参数对比。

Aion LX与特斯拉Model X的电耗对比
车型 电池组容量 NEDC续航里程 电耗水平
Aion LX(埃安LX)2019款 60 70kWh 503km 13.92kWh/100km
Aion LX(埃安LX)2019款 70 未知 520km -
Aion LX(埃安LX)2019款 80 93kWh 650km 14.31kWh/100km
Aion LX(埃安LX)2019款 80D 93kWh 600km 15.50kWh/100km
特斯拉Model X 2019款长续航版 100kWh 575km 17.39kWh/100km
特斯拉Model X 2019款Performance高性能版 100kWh 550km 18.18kWh/100km

  从上面表格我们可以看到,Aion LX全系车型的电耗水平都低于其老前辈特斯拉Model X,纯电专属平台的优势在此得以体现。虽然Model X的电池容量更大,但较大的电耗限制了其续航里程的增长。第二代GEP平台衍生出来的Aion LX通过车身轻量化、电机运转效率优化、整车风阻系数优化等措施,实现了在电耗水平和续航里程方面赶超售价是其数倍的特斯拉Model X。

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  特斯拉Model X和Model S车型的风阻系数都为0.24Cd,比Aion LX和Aion S更低。但由于特斯拉车型车重更重,使得其在续航里程上和广汽新能源Aion S/Aion LX相比不占优势。

风阻系数和整备质量对比表
车型 风阻系数 整备质量
特斯拉Model X 0.24Cd 2378-2530kg(视乎不同配置车型而定)
特斯拉Model S 0.24Cd 2130-2292kg(视乎不同配置车型而定)
Aion LX 0.288Cd 2040kg(工信部目前公布的前置前驱版本数据)
Aion S 0.245Cd 1575-1625kg(视乎不同配置车型而定)

  整体来说,Aion LX的续航要稍优于特斯拉Model X,其中的主要原因是Aion LX在轻量化和电驱系统能耗方面优化得更好。从这两款车的参数对比中,我们可以了解到,广汽新能源在纯电动车续航优化技术上和国际品牌相比,有其自身优势,但在空气动力学优化技术上还有精进的空间。

◆ 动力性能

  广汽新能源Aion LX和Aion S都采用了来自日本电产的E-Axle电机系统,该电机系统集成了永磁同步电机、变速箱及逆变器,实现了电驱系统的小型化和轻量化,为营造更大的乘员舱和整车轻量化作出了贡献。采用永磁同步电机是目前国内纯电动车的主流技术方向。

Aion LX与特斯拉Model X动力参数对比
车型 驱动方式 最大功率 峰值扭矩
Aion LX(埃安LX)2019款 80D 双电机四驱
(前/后均为永磁同步电机)
300kW 700N·m
特斯拉Model X 2019款Performance高性能版 双电机四驱
(前永磁同步电机/后感应异步电机)
375kW 650N·m

  从上表我们可以看到,Aion LX电驱系统的峰值扭矩要稍大于特斯拉Model X,而最大功率则稍低于Model X。从官方参数来看,特斯拉Model X高性能版0-100km/h加速时间为2.9s,Aion LX 80D 0-100km/h加速时间为3.9s。特斯拉早期一直坚持感应异步电机技术,随着行业技术的进步,近年特斯拉也开始在其车型上配置永磁同步电机。特斯拉Model X和Model S现款在售车型前轴电机为永磁同步电机,后轴电机为感应异步电机。

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  随着电子技术的发展,永磁同步电机设计、制造和控制技术在近年有了很大的进步,使得这种电机的技术优势越来越大并逐渐成为主流。此外,不论是广汽新能源还是特斯拉,它们旗下车型产品的永磁同步电机都采用了油冷技术。现在最新的永磁同步电机,其功率密度越来越高,如果采用过去的水冷技术(水冷技术需要电机内部的热量通过层层材料传递到外部,再被水道带走),在电机内部会出现温度堆积,形成局部热点,冷却能力会出现不足的情况。油具有不导磁、不导电的特性,对电机磁路无影响,因此选择油来作为内部直接冷却的介质可提升冷却效率。这也是为什么越来越多新的永磁同步电机采用油冷技术。

◆ 动力电池与充电系统

  2018年,动力电池装机量排名第一的企业为宁德时代(CATL),装机量达23540MWh。广汽新能源的Aion S/Aion LX采用的正是宁德时代最新的NCM811电芯(NCM镍钴锰酸锂电芯,811表示的是电极材料中的镍、钴、锰的比例)。其中,Aion S电池组能量密度为170Wh/kg,Aion LX低续航版电池组能量密度为170Wh/kg,Aion LX高续航版电池组能量密度为180Wh/kg。180Wh/kg的能量密度在目前中国品牌量产纯电动车中算是较为领先的。

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  早期的一些特斯拉车型,如Model S/Model X,它们采用的是松下的18650电芯(NCA镍钴铝酸锂电芯,也就是笔记本电脑电池上常见的电芯型号),Model 3上市后,特斯拉逐步采用21700电芯取代18650电芯。在能量密度方面,不论是18650电芯(电芯能量密度约为250Wh/kg)还是21700电芯(电芯能量密度约为300Wh/kg),其能量密度都要高于目前Aion S/Aion LX上搭载的811电芯(电芯能量密度约为234Wh/kg)。注:电芯能量密度会高于成组后的电池组能量密度,因为电池组内部还要布置如BMS电池管理系统线路、各种隔板绝缘等部件,外部还要包裹一个坚硬的壳体。

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  如果单纯从延长续航里程来考虑的话,能量密度当然是越高越好,因为电池越轻、储能越多,车辆的续航里程就能够更长。但汽车作为一种载人的交通工具,其安全性是不容忽视的,能量密度越高的电池组对BMS电池管理系统(起到监控、充放电、热管理等功能)以及电池组防护性能(防水、防火、防撞击、防穿刺等)都有更高的要求。在保障足够好的安全性能前提下,特斯拉能够采用能量密度更高的电芯,其在技术上的优势是不言而喻的。

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  除了在BMS电池管理系统上做文章,第二代GEP平台还加强了电池组壳体的强度,面对欧洲的标准柱碰测试,能够保证在碰撞后电池组内部部件不受损害。此外,为避免电池组底部受到撞击穿孔对密封性造成影响,工程师把电池组下壳体设计成双层结构,一层破损后依然不影响整个电池组的密封性能。

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  对于电池组,消费者最为疑虑的就是电池衰减。第二代GEP平台的电池组设计寿命(电池电量衰减至原来的80%以下定义为寿命到期)为8年20万公里,标准比国标规定的8年12万公里更高,在车辆的生命周期中一般不会出现电池电量严重衰减的情况,增强了消费者对广汽新能源产品的信心。

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  我粗略估算了一下,Aion LX的快充平均充电功率在80kW上下,达到目前中国品牌纯电动车的主流水平。当然了,像特斯拉那样采用能量密度更高的电池和支持更高充电功率也是广汽新能源的主要发展方向,只是实现的技术路径可能会与特斯拉有所不同罢了。

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  目前,国家电网的充电桩正在进行更新作业,新国标和老国标的充电桩共存,为了保证用户的充电便利性,第二代GEP平台车型能够兼容新、老国标充电桩。此外,第二代GEP平台车型也支持车对车充电以及车对用电器供电这两个功能(根据车型配置不同可能需要加装硬件)。



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