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現(xiàn)代汽車集團E-GMP架構(gòu)技術(shù)解析

2021-12-31 00:43:50·  來源：汽車動力總成  
　
今年9月30日，捷尼賽思帶來了旗下首款純電動SUV——捷尼賽思GV60，新車基于現(xiàn)代汽車集團E-GMP（電動化全球模塊型平臺）平臺打造，搭載77.4kWh的電池組，現(xiàn)代汽車
今年9月30日，捷尼賽思帶來了旗下首款純電動SUV——捷尼賽思GV60，新車基于現(xiàn)代汽車集團E-GMP（電動化全球模塊型平臺）平臺打造，搭載77.4kWh的電池組，現(xiàn)代汽車集團的E-GMP(Electric-GlobalModular Platform，電動化全球模塊型平臺)平臺同時兼具全球化、模塊化和平臺化特點，集設(shè)計、安全、效能、駕駛、多種動力等基礎(chǔ)功能模塊為一體，實現(xiàn)了跨車型和跨級別的靈活產(chǎn)品研發(fā)，可以滿足客戶對車輛性能的各種需求。
 
 

 
E-GMP平臺通過全新的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化降低了生產(chǎn)復(fù)雜性，可以靈活地開發(fā)更多細分市場的車型。
 
車身及安全
 
電池組的支撐結(jié)構(gòu)由超高強度張力鋼制成，電池組的中央部分與車體結(jié)合，二者結(jié)合可有效保護電池組的安全。熱壓鋼構(gòu)件圍繞電池結(jié)構(gòu)，以提高整體剛度。車身和底盤擁有能量負載路徑，可以對碰撞能量進行吸收。

 

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


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


 
由超高強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)事故時還可以保證底盤結(jié)構(gòu)的完整性。

 

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

 

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


 
為了更好地保護電池組，在其周圍和前端大量使用了熱沖壓成型材料，并且在車身側(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。每個電池模組外殼的中間位置也固定在車體上，可以有效緩沖撞擊力。


 
發(fā)動機被體積較小的電動機取代，進一步括展了前排乘客的空間，同時電池以多模組串聯(lián)的形式安裝在車身下方，可以使地板更加平坦，腿部空間更加寬敞，能為乘員帶來更好的出行體驗。
 
E-GMP PE系統(tǒng)

 
PE系統(tǒng)（Power ElectricSystem）包括驅(qū)動電機、驅(qū)動電機逆變器、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)動電機、驅(qū)動電機逆變器以及減速器一體化進行打造，整體架構(gòu)更加緊湊，大大減少了零部件傳遞損耗，電機最高轉(zhuǎn)速提升了70%，減速比增加了33%，同時還能進一步降低車體重量，增加續(xù)航里程。



電機由采用永久磁鐵的轉(zhuǎn)子和一個在磁芯槽上繞著線圈的定子組成，線圈越緊密，電機繞組的阻力就越小，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)動電機的冷卻方式也進行了優(yōu)化，新技術(shù)拋棄了傳統(tǒng)的水冷方式，采用油冷，將潤滑油直接噴射到電機內(nèi)部，可以更快地降低溫度，保證最佳工作性能。



E-GMP平臺是以后輪為主要驅(qū)動源的平臺，逆變器電源模塊主要用于控制后輪電機，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平臺將電力半導(dǎo)體的材質(zhì)由硅升級為碳化硅，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強。雪崩擊穿指在晶體中運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)代汽車集團自研電池中最具能量密度的電池組。



縮短充電時間一直是純電動汽車需要解決的痛點，目前國內(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)無法滿足未來的充電需求。



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



為了避免在高電壓下電池過熱，電芯之間取消了冷卻銷并在電芯底部加入了導(dǎo)熱膠，通過底部冷卻的方式進行導(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的安全性。這樣的設(shè)計不僅考慮了大模組帶來的應(yīng)力及散熱不均勻的問題，而且保證了極速充電時的冷卻性能。
 
充放電系統(tǒng)
 
E-GMP平臺采用了可實現(xiàn)雙向電力轉(zhuǎn)換的集成式充電控制單元ICCU（Integrated Charging Control Unit）以及車輛充電管理系統(tǒng)VCMS（Vehicle Charging Management System），簡單理解就是V2L雙向充電系統(tǒng)。


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