高颜值下有什么亮点？前途K50技术解析——三电篇

上一篇文章我们分析了用四年时间从底层技术做起、立志造好车的前途汽车，为其第一款产品前途K50精心准备的机械基础（材料、工艺与结构 前途技术解析——车身悬挂篇）。那么作为决定车辆性能另一要素的动力系统又有什么特点呢？

据前途汽车公布其自主掌握了三大核心技术：整车控制管理系统(VCU)、可再充电能量储存系统(RESS)、新材料和轻量化技术。截止6月20日，共提交专利申请1190项，其中415项已获得授权。VCU、RESS还有驱动电机一起构成了K50的驱动系统，也就是新能源汽车中经常提到的“三电”（电池、电机、电控）系统。这就是本文要和大家分享的内容。

一、电池

1、电池单体

前途K50在电池单体上选择了软包电芯，其单体能量密度达223.58Wh/kg。

目前，汽车动力电池在封装形式上大体分为软包、硬壳两种，而硬壳又分为圆柱和方形，所以软包一般与圆柱、方形并称。它们凭借各自的特点，都拥有各自的支持者。

国内新能源汽车以软包与方形电池为主，圆柱电池则因为特斯拉的使用而更为大众所知。

说起来，业界一般认为当初在开发Roadster和Model S的时候，特斯拉的唯一选择就是从市场上去购买电池，自行开发电池系统。而当时来说市场上最为成熟稳定的电池就是其选择的松下18650圆柱电池，而当时的软包、方形电池都存在着一定的品控不稳定问题。相较于投入大量的人力物力与电池供应商一起去改善电池的生产工艺，特斯拉认为设计好一套近万节电池的管理系统更容易些。随着自身的这套电池管理系统越用越熟练和大规模采购带来的规模效益，特斯拉近期也基本不会再行转换阵营了。

而随着国内新能源汽车的极速发展，国内电池制造技术在强大需求的刺激下也得到了巨大发展。特别是在软包电池方面，随着工艺的成熟，单体的能量密度与一致性得到了飞跃式的提升。这种情况下由于软包电池自身的包装材料和结构所拥有一系列优势就逐渐显现了出来。这些优点包括：

1、重量轻。软包电池质量较同等容量的钢壳锂电池轻40%，较铝壳锂电池轻20%，对于提高单体电池能量密度有先天性的优势；

2、内阻小。软包电池的内阻较其他形式锂电池小，可以极大的降低电池的自耗电；

3、循环性能好。理论上软包电池的循环寿命更长，100次循环衰减比铝壳少4%～7%；

4、设计灵活。外形可变任意形状，可根据客户的需求定制适配的电芯型号。

这些优点都极为符合当下新能源汽车行业对于动力电池的需求，前途汽车的选择也就是自然而然的了。

2、电池模组与电池总成

前途汽车在电池模组部分下了很大功夫，设计了独立的电池标准箱。这个标准箱一定程度上实现并替代了部分传统电池总成的功能。

该标准箱采用标准化结构设计，由前途汽车自主建设的全自动化电池系统生产线采用自动化、高标准化的设备进行生产，生产效率为1.5分钟/箱。

标准箱设计上符合IP67标准，拥有高可靠性、耐久性、高安全性的特征。箱内电芯间的泡棉设计可以有效吸收电池“呼吸”导致的尺寸变化，而布设的独立水室提供了高效的散热性能与更高的结构强度。此外，标准箱内设置了独立电池管理系统，实现了各标准箱对电芯的智能化管理。

标准箱的使用使得前途K50的电池总成不再如同大多数电动汽车的电池总成那样使用铝材等材料制作总成外壳，使得电池布局上更为灵活。

为了更好的发挥电池性能、提供电池的适应性，K50配备了性能优良的主动液冷式电池热管理系统，保证全温度（-30℃～55℃）范围内正常行车。经过前途汽车进行的环境仓试验及两冬一夏的实车试验，系统温差在8℃以内。其中极寒地区70%的时间电池温度维持在10℃-15℃，极热地区85%的时间电池温度维持在25℃-33℃。有效保证了电池温度一致性，进而延长电池循环寿命。

据厂家测试，在-30℃环境下，通过PTC加热（俗称半导体加热）可以保证在极端温度下能够正常快/慢充电及运行，并可以提高续驶里程约15%。开启热管理20分钟后，百公里加速性能可以提高约50%。

2前途技术解析——电机、电控部分

二、电机

前途K50采用了前后布置的双电机驱动模式，选用的电机为精进电机提供的永磁同步电机。

永磁同步电机的在纯电动汽车上的应用应该算是最为广泛的了。由于它虽然使用的可以是交流电，但永磁同步电机的结构和无刷直流电机类似，所以也继承了它结构简单的优点。

永磁同步电机最大的特点就在于拥有非常高的功率密度和扭矩密度，也就是说，在同样的重量和体积下，永磁同步电机能输出更高的功率和扭矩。同理，在相同的功率和扭矩情况下，采用永磁同步电机就可以获得最小的重量和体积。此外，永磁同步电机还拥有噪音较小的特点，这对于家用轿车来说也是非常重要的优势。

前途汽车基于对自身电池、电控系统的信心，与精进电机一起又对选用的电机进行了二次调校。最终在保证安全与可靠性的前提下，K50得到了一个“BOOST”模式。虽然这个模式只能在电池电量80%以上的时候持续5秒的时间，让人有些疑惑。但要知道该模式下，电机在原标定的最大总功率增加14%，最大总扭矩增加17%，最终达到了总动力输出160kW/340Nm。

而此时电池总成的瞬时放电功率达355kW，电流达1080A，放电倍率达到了5C的水平。这对于电动汽车所采用的能量型锂电池来说还是相当不容易的。

三、电控

在说电池的部分，我们提到前途汽车的电池标准箱都配备了BMS（电池管理系统），也就是BMS从控模块。前途K50采用了BMS总控模块与各标准箱的BMS从控模块组成的分布式的两级管理体系。

一般传统的电池管理方案分为分布式、集中式。分布式对电池模块乃至单体上进行独立的数据采集、处理与监控，由整车控制管理单元汇总，可实现对各单体的极精细监控。而集中式则在电池单体上只布置检测单元，所有数据汇总到BMS中心处理单元进行处理并相应控制，可极大节约成本。

而在电动汽车上由于电池的巨大规模，就需要一套即有效率、精度又成本适中的方案来解决问题，但传统模式都已经不大适用，所以一般采用折中方案。这个方案为每个电池模块配置一个BMU（电池模块监控单元），整个BMS则由多个BMU和一个CMU（总控单元）组成。BMU负责对电池模块进行监控，并将数据处理后上传给CMU；CMU汇总数据后，与政策控制管理系统交互协调，对电池总成进行整体的管控。

前途采用的方案大体相当于更为精细的折中模式，通过全面监控电池状态，可以很好的保障电池性能与安全。

基于精细化的电池管理，前途K50不但实现了性能上的“BOOST”模式，而且将能实现“5年内电池系统容量衰减可以控制在5%以内”的目标。这在当前一般电动汽车动力电池平均5年容量衰减在20%左右的现状下，就显得颇不一般了。

而出色的电池管理系统只是前途K50的整车控制管理系统(VCU)的一部分。VCU整车控制管理系统作为全车能量管理系统中枢，对电驱动系统、可再充电能量储存系统、充电系统等进行统筹管理。该系统具有五大功能：车辆行驶管理、能量管理、通讯管理、人机交互、安全管理。

通过电控系统的辅助，前途K50拥有了三种驾驶模式：经济模式、运动模式和BOOST模式，并可实现弹射起步。

前途K50可实现智能适时四驱和全时四驱的迅速转换，并具备动态扭矩矢量分配系统。而这对于提升驾驶者的驾乘体验有着极大的帮助。

小结：

轻量化的车身结构，出色的悬挂、电控设计，顶级的配件商的支持，最终前途交出的答卷就是：电池总成容量78.8kWh，工作温度跨越-30℃～55℃，实现0-100km/h加速时间＜4.6s(满载)，最高时速200km/h，NEDC续航里程≥380 km，等速续航里程≥510 km。