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極“智”安全 極狐技術日電池安全解密

2021年9月29日天津車展

ARCFOX極狐

汽車攜極狐阿爾法T、極狐阿爾法S、極狐阿爾法S 華為HI版三款重磅車型“全陣容”首秀,被譽為“整車安全和電池安全”的示範技術展區,也引起現場觀眾和專業媒體的高度關注。7月,極狐汽車的交付量環比增長90%,8月,極狐汽車創下今年單月銷量新高,實現連續5個月環比增長,這樣的增長速度,體現出市場對極狐汽車的認可。截至6月30日,我們的經銷店已達到60家,預計到今年年底,將達到100家,實現累計進入全國40個重點城市、覆蓋94%以上的目標市場;到2022年,開店量將達到150家店。

在與華為的合作方面,我們在積極準備阿爾法S 華為HI版的相關工作,已經向華為提供80臺車做泛化測試。此外,我們還推出了專屬“極享計劃”,在交付、出行、積分等方面,為極狐阿爾法 S 華為 HI 版的車主提供多重禮遇。

本次活動依然針對極狐電池、安全、車身架構等話題進行講述。

極“智”安全 極狐技術日電池安全解密

第一部分:關於續航里程

1.708km,業界排名第一的真續航

阿爾法S的長里程版配置達到了708公里續航里程,這是目前市面上續航最長的量產車型,一個行業紀錄。但對極狐比較瞭解的媒體朋友們應該都知道,極狐還有一個續航特別實在的“真續航”好口碑。有媒體朋友在試駕的時候評價說:“要把這輛車的電跑幹,可真是費老了勁了。”

極“智”安全 極狐技術日電池安全解密

2.超長續航解密:“輕”、“高”、“精”的組合拳

提到長續航,很多人可能覺得,無非就是多加幾塊電池。但動力電池裝的越多,整車就會越重,耗電也就越多。換句話說,消費者花大價錢買來的電池,做的卻是無用功。

所以,實現長續航絕不能一味在電池數量上做加法。極狐團隊始終以來追求的是能量的極致利用,用“輕量化,高效率,精控制”組合拳來打造行業第一的續航。

1)輕量化:194Wh/kg能量密度,比行業均值高20%

提到輕量化,極狐汽車採用上鋼下鋁車身,阿爾法T車身輕量化係數1。78,阿爾法S車身輕量化係數1。6,為行業領先水平。稍後,我們極狐的段總監將做細緻專業的分享。

而電池包的輕量化水平,可以用系統能量密度這個指標來評價。極狐汽車的電池包能量密度最高達到194Wh/kg,是當前全球主流新能源乘用車電池包能量密度最高的車型。如果和行業平均水平160Wh/Kg比,同樣的93。6kWh帶電量,我們的電池包要節約100kg的重量,里程能增加約30公里。

高能量密度的實現,首先得益於我們與SKI合作開發的電芯,電芯單體能量密度超過280Wh/kg,開發成功到現在一直是行業TOP水平。

結構件選用高比強度鋁型材,兼顧輕量化和高強度的要求,滿足10年24萬公里設計壽命。

在電池的關鍵部件如液冷系統、電池箱體和底部防護方面,業內首創使用電池箱體底板結構件整合液冷板的設計方案,透過零部件“一件兩用”,以整合方案減輕重量。

2)高效率:高效電驅動+高回收能量管控,不浪費每一度電

長續航同樣需要高效率的電驅系統。我們對電磁設計、傳動方案、潤滑模擬、耦合整合進行了多輪迭代最佳化,來保證同樣的一度電,極狐可以以更高比例轉換為車輛行駛的動能,我們的一體化動力總成,最高工作效率大於93。5%,同樣電量情況下,續航提升3%。

此外,極狐汽車擁有獨特的高回收能量管控,One-Pedal(單踏板模式)與Ibooster實現高效能量回收,綜合工況下能量回收率達到26%,行業領先水平。

3)精控制——先進的熱管理技術,低溫環境照樣能跑

現在正值初秋,冬天即將來臨,純電動汽車能否扛過臘月寒冬?關於這個顧慮,極狐汽車在設計之初就花了不少心思。我們的全新一代IBTC智慧仿生熱管理系統,可以為電池提供全天候的“呵護”,能夠動態跟隨使用者用車時間習慣、行車距離習慣、環境溫度等變化,智慧計算保溫加熱開啟時機及閾值,在快充或慢充後進行動力電池恆溫保護。

電池系統自身也有良好的低溫效能。在-7℃的低溫環境下,極狐電池能量保持率為常溫時的92%;即使是在-20℃的極限低溫環境下,電池放電量仍大於85%,遠高於行業平均水平。

第二部分:在電池安全這件事兒上,我們究竟有多較真兒

大家看到了我們今天的主題叫“極‘智’安全”,我想告訴大家的是,安全是刻在每一個極狐工程師骨子裡,融在我們血液裡的工作信條,我們覺得安全就是極狐的造車之本。

電池作為電動汽車最核心的部件,保障電池安全是對極狐使用者用車安全的核心要素。

我們都知道,發生碰撞時,強烈衝擊和車體變形會給駕乘者造成傷害,而相比於燃油車的“物理傷害”,純電動汽車還有化學傷害和電傷害的風險,所以,對於電池包的安全,我們格外較真兒。

圖中所有關於電池的安全測試,相信各位媒體老師都在各種場合見到過,因為這些都是標準動作,是國家對純電動車的硬性要求,可以負責任地說,這些標準動作我們都做了,這裡不再贅述。那我就跟大家好好聊一聊電池安全這個話題,說說我們在電池安全領域,做到多麼極致。

極“智”安全 極狐技術日電池安全解密

1、 電池安全設計

1)車身設計預留電池“不可變形區域”

我們做技術的人,都特別愛操心,寧可過度保護,也不想跟風險對賭,尤其是在碰撞這樣的極端情況下,多一層保護,就多一層安全。

為了防止碰撞時的整車變形傳遞到電池系統、進而導致著火等重大問題出現,極狐汽車在車身和底盤設計開發過程中就考慮動力電池佈置方案,把電池包定義為和乘員艙一樣的安全、不可變形的區域,設定重重防護。當車輛遭遇追尾、側碰時,透過電池包周圍設計的緩衝區和可變形區來吸收外力,降低碰撞對電池包的傷害。

2) 四橫一縱加強梁,給電池包安上“龍骨”

緩衝區和可變形區保護的是電池箱體,電池箱體保護的則是電芯。所以,高強度箱體設計也是關鍵一環。

圍繞電池模組(能源模組),我們佈置了四橫一縱加強梁結構,如同給電池包裝上了龍骨殼體,橫縱交織的立體結構,將來自外界的碰撞能量分解吸收,保護電池包內的電芯免遭碰撞力傷害。

舉個例子,在擠壓頭縱置條件下,我們滿足20噸擠壓電芯無漏液。

3)乾溼分離一體式整合熱管理系統,確保用電安全

行業首創“乾溼分離”熱管理設計,省地兒、高效又安全。目前,行業的熱管理硬體方案普遍為,在系統箱體內設定口琴管和液冷管道接頭,外力作用下一旦破損,易引發失效。極狐汽車的動力電池系統,在業內首創使用電池箱體底板結構件整合液冷板的設計方案,每塊水冷板透過膠焊複合連線工藝,整合為一體式具有結構強度的箱體底板,即在箱體底板內形成冷卻液管道,實現零部件“一件兩用”,這樣的設計,較市面常見口琴管式液冷板,安全性換熱面積可提升30%以上。

電池進出水口設計有碰撞洩流槽,當整車發生激烈碰撞時,洩流槽能夠率先開閥,將熱管路迴路中的冷卻液進行外部洩流,避免了在電池系統內部漏液引發的安全風險。這種細微之處的安全設計,我們都有自己的智慧財產權,屬於極狐電池的獨有安全設計,為使用者提供無微不至的呵護。

4)陶瓷纖維的防火毯,給電池穿上防火衣

以上種種措施,都是為了讓電池包不變形、不起火,此外,我們還有辦法將火阻斷。

國內電池廠或主機廠的常規做法是,將雲母板貼於蓋板之上,利用雲母耐高溫的特性實現火燒阻斷。而極狐汽車的做法是,動力電池上蓋選用鋁合金材料,並在上方佈置達到V0級阻燃的陶瓷纖維防火毯,800℃高溫環境下30min電池無失效,比雲母板的防火效果更好。

2、安全測試

設計的成果要靠實戰來檢驗,這就需要我們仔細研究使用者駕乘場景,琢磨電池工況,從各種刁鑽角度,以苛刻的測試方法去考核我們的設計。

以密封效能測試為例,我們認為電池包的密封效能需要保障使用者使用週期內不進水。為此我們獨創了全生命週期振動+IPX7的測試方法。我們的振動譜源於30多種典型工況的綜合,強度高於國標十餘倍,經歷過振動測試後的電池包可以等效視為已經到達使用週期末期,再對這個狀態下的電池包進行IPX7試驗,浸入到水下1米,觀察有無密封失效。

同理,我們還有全生命週期溼熱+IPX7試驗,模擬車輛全生命週期溫溼度載荷下,驗證電池系統密封性、BMS功能等是否符合設計要求。

這裡再講一個測試細節,對於南部地區和中西部地區經常出現的夏天驟降冰雹凍雨天氣,橡膠密封材料將遭受大跨度的冷熱衝擊。為保證電池系統在這種極端天氣的使用安全,我們設計了浸沒式溫度衝擊試驗,驗證我們的電池密封、BMS控制功能是否可以應對。具體試驗方法是,將電池系統放到55℃,60%溼度的環境中擱置8小時,然後快速轉移到0℃冰水中浸沒5分鐘,如此反覆20次,試驗要求電池系統不出現任何故障。

高熱高寒高溼等極端環境下電池系統的工作,尤其需要對電池效能的深入精細標定,但受限於場地和季節,難以做到完美。我們開發了電池系統全氣候模擬臺架,具備電池全氣候BMS標定、研發及測試能力,全面集成了各種複雜工況,可進行動力電池系統在不同環境下的電效能、熱管理效能以及BMS功能測試及標定工作,做到對電池狀態瞭如指掌。

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3、安全製造

1) 國際一流安全電芯,自主裝配電池包

說了這麼多,我們可以有一個很基本的結論,那就是,開發動力電池不僅僅是電池廠家的工作,也是整車廠的重要工作。

與很多品牌整體採購電池包的方式不同,極狐汽車可以自豪地說,我們能做到行業最高的電池包能量密度、實現超過行業水平的電池安全,既得益於世界一流電池企業SKI提供的電芯,也依靠我們先進的電池包整體設計、製造、驗證能力。

2)多道工序把關,實現百萬公里零故障

生產方面,我們自主設計開發的動力電池系統,電芯車間全線自動化率達到95%,電池模組車間全線自動化率達到83%,電池PACK車間全線自動化率達到53%。此外,我們有11大項58小專案來把控來料質量,有6大項28小專案來把控過程質量,5大板塊把控下線前終檢質量。這些生產措施,與設計環節一起,帶來了百萬公里零故障的高品質電池包。

3)重重驗證嚴防死守,交出來的都是精品

走下生產線的產品,還要經歷“九九八十一道”驗證,每個驗證環節都堪稱“地獄級”。在國內投資規模最大、投資額達到20億元的實驗驗證中心,我們有200多項關於電池的測試專案,確保每一輪安全驗證都做到極致。我們的整車,還要經歷20餘種碰撞工況,1000+小時模擬測試,100+輪次實車測試,確保每位消費者拿到的,都是安全的出行工具。

4、安全運營

車端預警精度高,但算力有限,漏報率高;雲端預警算力充足,但精度差,誤報率高。極狐電池工程師們建立了利用資料驅動原理以及失效機理定量標定的雙校驗識別演算法,對電池資料進行實時離群篩選,並將資料回傳至車端,結合高精度定量分析後再傳至雲端形成閉環,形成了雲車互聯架構下的早期預警技術,並在極狐車上進行了工程化推廣,在早期失效控制上起到了積極的作用。

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第三部分 車身架構有哪些優勢和特點

一、鋼鋁混合車身的優勢

在車身結構選材的技術路線上,我們極狐品牌選擇的是鋼鋁混合、上鋼下鋁的車身結構。

為什麼會做這樣的一個選擇呢?大家都知道鋼材料有著均衡的強度、韌度、塑性以及相對低的成本,這都是它的優勢;鋁合金材料最大的特點就是輕。

所以在設計之初,我們極狐的工程師綜合了鋼鋁的優缺點,選定了鋼鋁混合的技術路線,在下車體採用多種形式的鋁合金材料,實現輕量化的同時保證碰撞吸能和壓力傳遞;上車體採用不同強度的鋼材,在減小體積的同時實現了高強度、高安全的碰撞效能。

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二、極狐是如何設計鋼鋁車身架構的

極狐的產品車身設計針對不同區域特性採用不同的材料及製造工藝,量材適用,同時實現重量與效能的平衡。

1) 大家請看這張照片,這是極狐車身的一張照片,我們在A柱、B柱及門檻梁等位置應用了強度高達1500MPa的熱成型鋼,形成了幾個結構環保證了碰撞過程中乘員艙的完整性。

2) 我們的車身門檻採用了分載梁創新概念,把一段鋁型材嵌入到鋼的門檻梁內部,在不增加空間的情況下,滿足了側柱碰撞的要求。

3) 前後輪包總成採用了高壓鑄鋁工藝,實現了多零件一體化設計,不僅減少了零部件數量,同時也增加了整個車身的精度和強度。

4) 前縱梁採用了屈服強度更高、潰縮效能更好的全新鋁合金材料,它的碰撞潰縮折彎角度達到了110°以上,讓車輛在碰撞過程中有更好的吸能表現,保證了人員的安全。

5) 特別值得一提的是,車身碰撞時保證對電池包的“零侵入“(這也是為什麼在媒體用我們的車做碰撞試驗後,我們的車身表現優異,而且電池包毫髮無損。)

由於鋁合金材料與鋼製材料的特性不同,連線也需要特殊工藝。為解決這一問題,極狐車身應用SPR、FDS與高強度結構膠相結合的工藝,讓材料之間的連線更加穩固,實現了鋼鋁材料完美連結。以極狐阿爾法S為例,這款車的車身上應用了1276顆SPR鎖鉚螺釘、430顆FDS流鑽螺釘和超過150米的高強度結構膠。除了提升車身強度以外,也使阿爾法S的整車氣密性達到58立方英尺每分鐘的洩漏量,確保了整車涉水800mm時車內不進水。

特別值得一提的是,極狐產品的車身扭轉剛度達到了極高的水平:阿爾法T車身扭轉剛度達到55000Nm/deg,阿爾法S車身扭轉剛度更是達到60000Nm/deg。超高車身扭轉剛度在提升NVH效能的同時,也減少車身疲勞破壞和異響的發生,保證極狐產品在各種工況下的極致操控和碰撞安全。

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三、好設計需要有好製造

前面說到,鋼鋁混合車身在生產上有著較高的技術要求。極狐產品是由藍谷麥格納工廠生產的,而對於麥格納,大家一定有所瞭解,它是賓士、寶馬、捷豹等眾多國際一線高階品牌汽車的生產商。藍谷麥格納工廠是麥格納在國內的首個合資工廠,全面引進麥格納MAFACT生產體系,將麥格納百年製造核心工藝與管理技術進行100%複製,為極狐汽車良好品質和做工打下了堅實的基礎。

四、其他優勢

1. 說完了外在說內在,

極狐車身的防腐效能也是非常優秀的,在CA-CAP 防腐效能評級中,極狐產品獲得五星級榮譽,並獲得了近10年、109臺參評車輛中的第二高分。可以保證顧客買到的每一輛車都能夠10年無功能失效及鏽穿。

2. 上邊一直講的都是極狐強壯的車身,大家一定想知道這麼強壯的車身到底重不重,我要說“不重”。

極狐車身輕量化係數也是全球領先的,阿爾法T車身輕量化係數1。78,阿爾法S車身輕量化係數1。6,遠超歐洲歷年輕量化係數平均值,同時大幅領先於2。8的行業均值。資料表明,如果車身減重10%,續航里程一般可以提升6%-8%,極狐的輕量化車身也為產品的超長續航打下了基礎。

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