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小鹏G9的未解之谜(一) ——Xpower3.0高压平台电池和电驱系统分析
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      在XCX G9社区混迹依旧,和大家也是老朋友了。但是很多人都有这个感觉,去年11月广州车展发布的G9,至今仍谜团笼罩。无论是大家最关心的价格,还是G9先进的800V系统和Xpower3.0电驱架构,以及X-EEA3.0电子架构的C-DCU(Orinx超算中央域控制器)和Zone-DCD(左右前后区域控制器)构成的电子架构,都有许多未解之谜。本文旨在根据小鹏内部人员和小鹏宣发的公开资料,尝试解密诸多未接之谜中的一个,对去年1024发布的G9 Xpower3.0三电进行技术分析。

图1

      目前已知G9基于800V 电池系统和Sic电驱系统进行开发。但这一系统的具体参数、技术水平都尚无官方解析。这里基于欣旺达的sfc480电池发布会ppt资料(图1),可以看出欣旺达的4c电池满电电压在4.4V,而G9的98kw电池组排列如图2中所示,每列29PCS,合计6排,总共174个单体。考虑到系统电压在800v左右,估计电池系统是174串联,假设欣旺达这个6系NCM的额定电压是3.75v,系统额定电压在174X3.75V约等于650V。之前815充电发布会上大家对小鹏G9的最大636A充电电流印象深刻,而这一超过4C的充电电流意味着G9的电池单体容量在150Ah左右。这和上面推算的660V的系统电压相乘,刚好可以得到G9的电量98kwh,这和1P174S的电池包成组结构预期是比较一致的。同理,可以推算在4.4V满电情况下,G9的满电电压在765V左右,这和taycan 4S的800v系统最大电压基本相同,电池系统的电压平台相当先进。基于这套800v系统开发的800V X 600A的S4充电系统代表了目前量产电动车的最高技术水平。

图2

       在此基础上,如果要进一步分析与800v电压系统匹配的电驱系统,则明显存在资料不足。但通过对比1024发布会上这张G9三电系统架构图(图3)和之前P7的三电系统架构(图4),任可以看到比较相似的地方。具体分析我在下文描述,这里先提出一个爆论,G9的Xpower3.0系统是基于之前P7的电驱系统升级来的。参考知乎(@ daijun211 )的说法,P7的电驱系统是Xpower3.0(https://www.zhihu.com/question/434407022/answer/1634085793),那么G9的电驱系统只能叫做Xpower3.X,其技术水平不能称之为换代产品。

图3 
图4

       首先,在讨论G9的800v平台三电水平之前,先让我们看一下两个有名的高压平台车型例子。首先举一个不太成功但人尽皆知的例子,这里直接借用朱玉龙老师的taycan的升压模块照片(图5),taycan独立配置了一个液冷升压模块,内含一组额外的大功率半导体原件通过与整车的电路串联构成升压电路。这样一个独立升压模块面对taycan 300Kw的快充需求,又逼迫保时捷为其设计了独立的热管理系统,导致taycan有三套独立的散热系统为三电散热,极大的影响了其作为性能车型的重量控制。这也可以解释一个通常被误解的概念,很多人认为Sic功率原件成本太高车企才不使用800v系统。但其实使用Sic功率元件的车型很多(如model3/Y和蔚来NT2.0的车型),而真正做800v系统的企业很少,就是因为800V系统对升压快充的要求对整车的三电系统复杂性、热管理设计和成本控制都造成了巨大的压力,因此才极大的提高了800v平台的普及难度。另一个例子来自比亚迪,E平台3.0的海豹在400V桩上通过的8合一电机通过使用电机定子绕组作为电感和复用驱动电机Sic功率原件构建出了一个Boost升压电路,来应对600V的电压平台需求(图6)。这种利用电机系统升压的方法,暨避免了升压电路的大功率Sic功率原件额外成本开销,又可以利用8合一电机本身的热管理系统对高压充电的巨大发热量进行散热。这一设计非常符合Elon Musk的工程设计做减法的思路,而且比亚迪这一工程实践早于特斯拉,不知道什么时候特斯拉才能生产类似的高压平台车型。比亚迪E平台3.0的这一电机复用升压快充技术配合更大更多串联的刀片电池,将轻松构建出800v的高端车型(未来续航1000km的e平台3.0车型)。

图5
图6

       在您看了解了上面两个车型的高压充电工程实践后,就可以理解G9的设计了。这里先给出结论,G9具备 电机复用升压快充技术 这一800v高压平台的技术王冠。为了解析这一电机复用升压快充系统,首先我们需要对比下P7和G9的后驱动系统的三电架构(图7)。这里面G9相对于P7最显著的变化就是红圈里的电路不同。G9电池包到后电机是三条线,其中两条链接后电机IPU电机控制器,另一根链接了电机定子部分,推测是链接了永磁电机定子的铜线圈部分,而P7电池到电机的两根线的情况。

图7

     在充电过程中(图8),P7充电桩直流电先进入OBC再分配到电池,而G9的高压直流电默认是先进入电池包,这样便于和电池一体的BMS系统最快最高效的利用小鹏S4超冲提供的800VX600A充电能力,蓝色箭头所代表的默认充电路径最短(这是G9测试S4时插枪10S左右就开始快充的物理基础)。而一旦充电桩无法满足G9的电压需求,就启用绿色线路所代表的升压快充线路。通过电池包里的BMS,将电流输出给后电机定子线圈构成的电感和后电机的Sic电机控制器,共同构成一个Boost升压电路。这个方案类似于taycan方案和BYD方案的结合,在原有的P7电路方案基础上改进最少。

图8

       最后,在整体评价下G9的三电方案。G9虽然用了电机复用升压快充,但整体水平仍基于p7三电架构升级而来。和华为提供给AVATR的七合一电驱、比亚迪海豹的八合一电驱相比集成度较低。在图9中我们可以看到红圈里标记的独立满充OBC。G9的慢充口交流充电也要升压,这个大概率是通过红圈里的独立OBC升压实现的。这个obc还有个功能,可以提供独立的交流电给拖车钩上的慢充接口,用于给拖挂的房车供电。此外,G9前部的蓝色圈内看起来有一个额外的DC-DC水冷控制元件,其分出的电路似乎到了前方的空调压缩机上。说明G9可能没有使用高压空调压缩机,而是通过一个独立的DC-DC降压电路驱动普通压缩机和12V电路。

图9

        总结, G9作为中国平台首发的800v高压平台车型,技术上确实有许多亮点。但其技术完成度不算太高,在平台设计、集成度和成本控制等方面任然有较大的进步空间。

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