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現(xiàn)代汽車(chē)集團(tuán)E-GMP架構(gòu)技術(shù)解析

2021-12-31 00:43:50·  來(lái)源：汽車(chē)動(dòng)力總成  
　
今年9月30日，捷尼賽思帶來(lái)了旗下首款純電動(dòng)SUV——捷尼賽思GV60，新車(chē)基于現(xiàn)代汽車(chē)集團(tuán)E-GMP（電動(dòng)化全球模塊型平臺(tái)）平臺(tái)打造，搭載77.4kWh的電池組，現(xiàn)代汽車(chē)
今年9月30日，捷尼賽思帶來(lái)了旗下首款純電動(dòng)SUV——捷尼賽思GV60，新車(chē)基于現(xiàn)代汽車(chē)集團(tuán)E-GMP（電動(dòng)化全球模塊型平臺(tái)）平臺(tái)打造，搭載77.4kWh的電池組，現(xiàn)代汽車(chē)集團(tuán)的E-GMP(Electric-GlobalModular Platform，電動(dòng)化全球模塊型平臺(tái))平臺(tái)同時(shí)兼具全球化、模塊化和平臺(tái)化特點(diǎn)，集設(shè)計(jì)、安全、效能、駕駛、多種動(dòng)力等基礎(chǔ)功能模塊為一體，實(shí)現(xiàn)了跨車(chē)型和跨級(jí)別的靈活產(chǎn)品研發(fā)，可以滿足客戶對(duì)車(chē)輛性能的各種需求。
 
 

 
E-GMP平臺(tái)通過(guò)全新的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化降低了生產(chǎn)復(fù)雜性，可以靈活地開(kāi)發(fā)更多細(xì)分市場(chǎng)的車(chē)型。
 
車(chē)身及安全
 
電池組的支撐結(jié)構(gòu)由超高強(qiáng)度張力鋼制成，電池組的中央部分與車(chē)體結(jié)合，二者結(jié)合可有效保護(hù)電池組的安全。熱壓鋼構(gòu)件圍繞電池結(jié)構(gòu)，以提高整體剛度。車(chē)身和底盤(pán)擁有能量負(fù)載路徑，可以對(duì)碰撞能量進(jìn)行吸收。

 

 
從縱梁到副車(chē)架后方的能量緩沖區(qū)域，可以有效緩沖車(chē)身和底盤(pán)等框架結(jié)構(gòu)的變形，從而分散撞擊力。


副車(chē)架后部到儀表臺(tái)間的承重支撐區(qū)域使用超高強(qiáng)度張力鋼進(jìn)行支持，可以把對(duì)電池組的撞擊力減至最低。


 
由超高強(qiáng)度張力鋼制成的電池支撐結(jié)構(gòu)可以確保電池組的安全，在出現(xiàn)事故時(shí)還可以保證底盤(pán)結(jié)構(gòu)的完整性。

 

 
為了防止乘客艙在碰撞中發(fā)生變形，對(duì)A柱的載荷分布結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并且增強(qiáng)了前副車(chē)架與車(chē)身之間的連接剛性。

 

 
為了更好的保護(hù)車(chē)身結(jié)構(gòu)，前側(cè)梁的斷面寬度也有所增加，并在前機(jī)艙內(nèi)加入了一條橫向固定桿，即便是在最嚴(yán)苛的正面25%偏置碰撞測(cè)試中，也能更好的保證車(chē)身剛度。


 
為了更好地保護(hù)電池組，在其周?chē)颓岸舜罅渴褂昧藷釠_壓成型材料，并且在車(chē)身側(cè)梁內(nèi)部加入鋁制擠壓板，提升整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。每個(gè)電池模組外殼的中間位置也固定在車(chē)體上，可以有效緩沖撞擊力。


 
發(fā)動(dòng)機(jī)被體積較小的電動(dòng)機(jī)取代，進(jìn)一步括展了前排乘客的空間，同時(shí)電池以多模組串聯(lián)的形式安裝在車(chē)身下方，可以使地板更加平坦，腿部空間更加寬敞，能為乘員帶來(lái)更好的出行體驗(yàn)。
 
E-GMP PE系統(tǒng)

 
PE系統(tǒng)（Power ElectricSystem）包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆變器、減速器以及滿能量的電池組。



E-GMP架構(gòu)下的PE系統(tǒng)將驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆變器以及減速器一體化進(jìn)行打造，整體架構(gòu)更加緊湊，大大減少了零部件傳遞損耗，電機(jī)最高轉(zhuǎn)速提升了70%，減速比增加了33%，同時(shí)還能進(jìn)一步降低車(chē)體重量，增加續(xù)航里程。



電機(jī)由采用永久磁鐵的轉(zhuǎn)子和一個(gè)在磁芯槽上繞著線圈的定子組成，線圈越緊密，電機(jī)繞組的阻力就越小，全新的發(fā)卡繞組技術(shù)將扁平的線圈堆疊放入磁芯槽中，與傳統(tǒng)的圓形線圈堆疊技術(shù)相比，空間利用率提升了10%左右。



驅(qū)動(dòng)電機(jī)的冷卻方式也進(jìn)行了優(yōu)化，新技術(shù)拋棄了傳統(tǒng)的水冷方式，采用油冷，將潤(rùn)滑油直接噴射到電機(jī)內(nèi)部，可以更快地降低溫度，保證最佳工作性能。



E-GMP平臺(tái)是以后輪為主要驅(qū)動(dòng)源的平臺(tái)，逆變器電源模塊主要用于控制后輪電機(jī)，電力半導(dǎo)體的材料就決定了逆變器電源模塊的工作效率，E-GMP平臺(tái)將電力半導(dǎo)體的材質(zhì)由硅升級(jí)為碳化硅，系統(tǒng)的工作效率可以提升2%-3%。



碳化硅與硅材料相比，擁有更高的臨界雪崩擊穿場(chǎng)強(qiáng)。雪崩擊穿指在晶體中運(yùn)行的電子不斷與晶體原子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生自由電子和空穴，新的自由電子再與其他價(jià)電子碰撞產(chǎn)生更多自由電子和空穴，這樣的連鎖反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致空間電荷區(qū)的電流急劇增加并擊穿硅晶體中的PN結(jié)，從而導(dǎo)致半導(dǎo)體模塊失效。



PN結(jié)的正向特性：正向?qū)?，即給PN結(jié)一個(gè)正向的電壓它就導(dǎo)通，一般壓降為0.3-0.7V。反向特性，可以做穩(wěn)壓管使用，即在反向電流允許的范圍內(nèi)，可以起到穩(wěn)壓的作用，如穩(wěn)壓二極管就是這個(gè)原理。
 
碳化硅材料還擁有更大的導(dǎo)熱系數(shù)和更寬的禁帶（禁帶可以決定材料是否具有半導(dǎo)體性質(zhì)）。碳化硅的寬禁帶可以承受比硅大8倍的電壓梯度而不會(huì)發(fā)生雪崩擊穿；禁帶越寬，在高溫下的漏電流就越小，效率也越高；而導(dǎo)熱系數(shù)越大，電流密度就越高。
 
標(biāo)準(zhǔn)化電池模塊及冷卻系統(tǒng)

 
電池組安裝在前后輪軸之間，是現(xiàn)代汽車(chē)集團(tuán)自研電池中最具能量密度的電池組。



縮短充電時(shí)間一直是純電動(dòng)汽車(chē)需要解決的痛點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)成熟的快速充電設(shè)施絕大部分都是400V充電系統(tǒng)，但這樣的充電系統(tǒng)顯然已經(jīng)無(wú)法滿足未來(lái)的充電需求。



E-GMP高壓充電平臺(tái)只需要讓車(chē)輛充電5分鐘，便可以行駛大約100公里的路程。面對(duì)這么大的充電電流，電池組的發(fā)熱肯定是不可避免的，這就非?？简?yàn)電池組的冷卻系統(tǒng)了。



為了避免在高電壓下電池過(guò)熱，電芯之間取消了冷卻銷(xiāo)并在電芯底部加入了導(dǎo)熱膠，通過(guò)底部冷卻的方式進(jìn)行導(dǎo)熱，熱傳導(dǎo)線路大大縮短。



模組冷卻采用區(qū)塊分離結(jié)構(gòu)，極大保障了冷卻液流出時(shí)的安全性。這樣的設(shè)計(jì)不僅考慮了大模組帶來(lái)的應(yīng)力及散熱不均勻的問(wèn)題，而且保證了極速充電時(shí)的冷卻性能。
 
充放電系統(tǒng)
 
E-GMP平臺(tái)采用了可實(shí)現(xiàn)雙向電力轉(zhuǎn)換的集成式充電控制單元ICCU（Integrated Charging Control Unit）以及車(chē)輛充電管理系統(tǒng)VCMS（Vehicle Charging Management System），簡(jiǎn)單理解就是V2L雙向充電系統(tǒng)。


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