“号称东半球最号的电动汽车”的吉利“几何 A”将于2019年4月上市。此前,新能源情报分析网对吉利“几何 A”的外观、内饰和配置做了详细报道。吉利“几何 A”电动汽车拥有两个车型版本,NEDC工况综合续航里程410公里车型;NEDC工况综合续航里程500公里车型。这两个不同续航里程车型,搭载相同的电驱动系统和车型平台。
本文为新能源情报分析网独家发布的研判吉利“几何 A”电动汽车系列组稿之三篇。
1、吉利“几何 A”的电驱动技术:
上图为吉利“几何 A”动力舱(拆除防尘罩)技术状态特写。
蓝色箭头:“2合1”高压配电总成(PDU和OBC)
绿色剪头:驱动电机控制系统
蓝色箭头:伺服电驱动系统散热循环管路补液壶
红色箭头:液态高温散热低温预热循环系统补液壶
白色箭头(左侧):水冷板模块(制冷)
白色箭头(右侧):PTC模块(制热)
吉利“几何 A”适配的“2合1”高压配电系统,以几乎相同的技术状态也被用在帝豪GSe上。反而是驱动电机控制系统和DCDC,在硬件层面进行了小型化和轻量化。
上图为吉利“几何A”伺服动力电池热管理系统和空调系统的水冷板模块(制冷)和PTC模块(制热)细节特写。
空调管路与动力电池循环管路汇总在一起的水冷板模块(橘色箭头),起到“冷交换”作用。空调开启后,制冷剂(R134A)被冷却后,1路向驾驶舱输送“冷量”,1路向水冷板模块输送“冷量”。在水冷板模块聚集的“冷量”与动力电池循环管路冷却液进行“冷交换”。冷却后的冷却液,通过电子水泵向动力电池总成内部循环,为电芯进行散热。
PTC模块(红色箭头)被来自动力电池输出的电量激活,为动力电池循环管路内的冷却液进行制热。被制热的冷却液,1路向驾驶舱输送“热能”,1路向动力电池内部输送热能(为电芯进行制热)。
红色箭头:动力电池热循环管路补液壶
黄色箭头:电驱动系统循环管路补液壶
白色箭头:水冷板模块(制冷)
吉利“几何A”的电驱动系统设定,源自帝豪GSe电动汽车并进行了分系统模块的小型化和轻量化(迭代式进化)。电驱动系统(驱动电机、电机控制器总成、OBC和PDU总成)由散热循环管路伺服(120kPA压力);动力电池热管理系统及驾驶舱空调系统,共用1套循环管路。PTC模块(制热)和水冷板模块(制冷)串联在一个循环管路(35-50kPA压力)。
2、吉利“几何 A”的动力电池热管理策略(常温状态):
通过热成像仪,笔者获取吉利“几何A”电动汽车行驶30公里后(不开启驾驶舱空调和暖风)动力总成热辐射信号。
由上图可见,吉利“几何A”的PTC模块(制热)和水冷板模块(制冷)及连接管路的温度,与驱动电机控制总成、电驱动系统循环管路表面温度产生较小差异。
连接PTC模块(制热)和水冷板模块(制冷)的管路表面温度为24.1摄氏度,PTC模块(制热)表面温度为24.5摄氏度。外界最低温度为8.5摄氏度,电驱动控制模块表面温度约为15摄氏度。
红色箭头:PTC模块(制热)和水冷板模块(制冷)共用循环管路补液壶温度约为20摄氏度
白色箭头:动力舱驾驶员一侧的保险盒温度约为24摄氏度
进一步对比电驱动系统循环管路补液壶和动力电池热管理系统补液壶温度。
红色箭头:电驱动系统循环管路补液壶表面温度约为13摄氏度
白色箭头:动力电池热管理系统循环管路补液壶温度20.8摄氏度。
月7度的温差,或许可以证明,吉利“几何A”在外部温度处于5-15摄氏度,不开启驾驶舱空调(制冷和制热)前提下,动力电池热管理系统仅进行正常的冷却液循环伺服,而不会激活PTC模块(制热)和水冷板模块(制冷)。让动力电池热管理系统,以较低功耗进行正常伺服。
笔者将吉利“几何A”驾驶舱空调制热模式开启,并设定为26摄氏度、2挡出风量、内循环状态。
随即原地“怠速”运行3分钟后,驾驶舱出风口温度提升至44.9摄氏度(最高)。
上图为吉利“几何A”开启驾驶舱空调制热模式后,动力舱各分系统热辐射信号对比特写。
橘色箭头:电驱动系统循环管路补液壶表面温度约为10摄氏度
红色箭头:动力电池热管路系统循环管路补液壶表面温度约为56摄氏度
绿色箭头:PTC模块(制热)表面温度为67.1摄氏度
白色箭头:PTC模块(制热)向驾驶舱输送冷却液的管路表面温度约为64摄氏度
显然,在开启驾驶舱空调制热模式后,PTC模块(制热)第一时间启动,并以动力电池输出的电量为驱动,对管路内冷却液进行加热。
橘色箭头:吉利“几何A”的电驱动系统循环管路主电子水泵
通过这组电子水泵,为串联驱动电机、驱动电机控制总成、PDU和OBC“2合1”总成的循环管路提供高达120kPA压力的循环私服。
在开启驾驶舱空调制热模式,伺服电驱动系统循环管路电子水泵温度依旧处于21.2摄氏度。
当吉利“几何A”驾驶舱空调制热模式开启5分钟后,PTC模块(制热)表面温度提升至70.2摄氏度。然而动力舱内其他不参与制热的分系统表面温度则普遍处于20摄氏度左右。
通过吉利“几何A”未开启空调制热模式,开启空调制热模式,动力舱诸多分系统温度前后对比可知:将来自动力电池输出的非驱动用电量的利用率提升,体现了整车在动力电池热管理策略高效化和多种渠道能量回收并利用手段多样化。
低未开启空调制热模式并行驶(低负载)一段时间后,吉利“几何A”的电驱动系统温度依靠自燃升温提升至20摄氏度左右。
原地“怠速”+驾驶舱空调制热模式开启3分钟、5分钟后,吉利“几何A”电驱动系统循环管路温度依旧保持在20摄氏度左右。
原地“怠速”+驾驶舱空调制热模式开启3分钟、5分钟后,吉利“几何A”PTC模块(制热)持续升温至70摄氏度(最顶点)。然后在驾驶舱仪表台出风口温度保持在45摄氏度(驾驶舱空间温度保持在24-28摄氏度区间),PTC模块(制热)采取间歇性运行模式(启停、启停)以保证温度和电耗处于一个平衡状态。
3、吉利“几何A”的独有的电池技术:
在吉利“几何A”的北京进行深度试驾会上,官方发布了一些动力电池最新技术,并再次确认搭载宁德时代180Ah电池的车型将会进入全国范围4S店(具体时间以官方通告为准)。
适配吉利“几何A”的宁德时代180Ah电池,能量密度达到182.44wh/kg。使用了吉利自行开发的热管理技术并优化布放位置(适配在整车B\C柱间),使得电池总成保证主被动安全前提下进行了轻量化,以此提升能量密度。
较上一代帝豪GSe电动汽车动力电池热管理策略再次提升,吉利“几何A”可以在-30摄氏度至55摄氏度(外界温度)使用,并自行激活动力电池高温散热和低温预热功能。
重要的是,在吉利“几何A”上,增加了全新的“收集滚动部件产生的热能,并导入、存储至热管理系统,力争降低动力电池非驱动用电耗”的技术标定。
笔者有话说:
“既有面子又有里子”,吉利从未放弃电动汽车应该具备的差异化的外观、内饰,电动化的人机交互系统的设定。然而,吉利更注重电动汽车本来应该具备的高效的电驱动技术、保证安全的动力电池热管理策略的精准化。
新能源情报分析网将会在随后,对吉利“几何A”高温环境的充放电兼容性,动力电池热管理策略(高温散热)深度解析。
未完待续。。。
文/新能源情报分析网宋楠
简单介绍一下新能源汽车电池热管理系统BMS说到纯电动汽车,大家最关心的问题大概就是续航里程了吧。在北方开新能源电动车的朋友都知道,一到冬天续航里程就会大幅降低。造成不敢开空调制热,只能在车厢里忍受严寒而瑟瑟发抖。直接导致对新能源汽车的体验极差。想要解决这个问题,我们就得依赖电池管理系统。今天就跟大家简单介绍一下BMS。
什么是BMS电池管理系统
电池管理系统的主要任务是保证电池组工作在安全区间内,提供车辆控制所需的必需信息,在出现异常时及时响应处理,并根据环境温度、电池状态及车辆需求等决定电池的充放电功率等。BMS的主要功能有电池参数监测、电池状态估计、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、热管理等。
BMS热管理系统的重要性
电池的热相关问题是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。首先,锂离子电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。温度较低时,电池的可用容量将迅速发生衰减,在过低温度下(如低于0°C)对电池进行充电,则可能引发瞬间的电压过充现象,造成内部析锂并进而引发短路。其次,锂离子电池的热相关问题直接影响电池的安全性。生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部过热,并进而引起连锁放热反应,最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件,威胁到车辆驾乘人员的生命安全。另外,锂离子电池的工作或存放温度影响其使用寿命。电池的适宜温度约在10~30°C之间,过高或过低的温度都将引起电池寿命的较快衰减。动力电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小,电池内部热量不易散出,更可能出现内部温度不均、局部温升过高等问题,从而进一步加速电池衰减,缩短电池寿命,增加用户的总拥有成本。
电池热管理系统是应对电池的热相关问题,保证动力电池使用性能、安全性和寿命的关键技术之一。热管理系统的主要功能包括:
1、在电池温度较高时进行有效散热,防止产生热失控事故;
2、在电池温度较低时进行预热,提升电池温度,确保低温下的充电、放电性能和安全性;
3、减小电池组内的温度差异,抑制局部热区的形成,防止高温位置处电池过快衰减,降低电池组整体寿命。
电池包(PACK)内的温度环境对电芯的可靠性、寿命及性能都有很大的影响,因此,使PACK内温度维持的一定的温度范围区间内就显示尤其重要。这主要是通过冷却与加热来实现,其冷却方式主要分为三类:
1、 风冷:风冷是以低温空气为介质,利用热的对流,降低电池温度的一种散热方式,分为自然冷却和强制冷却(利用风机等)。该技术利用自然风或风机,配合汽车自带的蒸发器为电池降温,系统结构简单、便于维护,在早期的电动乘用车应用广泛,如日产聆风(Nissan Leaf)、起亚Soul EV等,在目前的电动巴士、电动物流车中也被广泛采纳。
2、 液冷:液体冷却技术通过液体对流换热,将电池产生的热量带走,降低电池温度。液体介质的换热系数高、热容量大、冷却速度快,对降低最高温度、提升电池组温度场一致性的效果显著,同时,热管理系统的体积也相对较小。液冷系统形式较为灵活: 可将电池单体或模块沉浸在液体中,也可在电池模块间设置冷却通道,或在电池底部采用冷却板。电池与液体直接接触时,液体必须保证绝缘( 如矿物油) ,避免短路。同时,对液冷系统的气密性要求也较高。此外,就是机械强度,耐振动性,以及寿命要求。 液冷是目前许多电动乘用车的优选方案,国内外的典型产品如宝马i3、特斯拉、通用沃蓝达、吉利帝豪EV。
3、 直冷:直冷(制冷剂直接冷却):利用制冷剂(R134a等)蒸发潜热的原理,在整车或电池系统中建立空调系统,将空调系统的蒸发器安装在电池系统中,制冷剂在蒸发器中蒸发并快速高效地将电池系统的热量带走,从完成对电池系统冷却的作业。目前通过直冷的冷却方式基本在电动乘用车上,最典型的如BMW i3(i3有液冷、直冷两种冷却方案)。
最后:
纯电动汽车中电池的温度直接影响了电池的安全性,因此电池的热管理系统是我们最应该关注的环节。这也将成为未来电动车优化的重点之一。