宋楠:綜合研判別克微藍6改型動力電池熱管理技術狀態


宋楠:綜合研判別克微藍6改型動力電池熱管理技術狀態


2019年11月,上汽通用別克微藍(VELITE)6改型電動汽車上市。並早些時候上市的續航里程300公里級別微藍6電動汽車基礎上,驅動電機最大輸出功率提升至110千瓦(最大輸出扭矩350牛米)、動力電池裝載電量提升至52.5度電(能量密度140wh/k)、續航里程達到410公里。


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儘管、別克微藍(VELITE)6改型電動汽車設定的NEDC續航里程為410公里,與當下國產品牌電動車普遍處於的500公里級別續航里程有些差距。但是,作為對國內新能源市場發展反應速度最快的合資品牌而言,上汽通用(別克)不僅在車型上引入了動力電池液態熱管理系統(高溫散熱和低溫預熱功能),並將全天候工況下百公里綜合電耗穩定在13度電的較好水平。


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本文為新能源情報分析網原創出品,針對別克微藍(VELITE)6改型電動汽車,在室外溫度28-30攝氏度的廣州,開始駕駛艙空調模式後綜合續航里程及快充模式充放電錶現深度研判。

1、開啟駕駛艙空調製冷模式行駛綜合電耗:


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在廣州會展中心作為出發點,前往黃山魯森林公園,單程距離54.8公里(實際行駛里程為59公里)並原路返回。出發時室外溫度為25攝氏度,抵達目的後室外溫度提升至29攝氏度(10:30出發,12:30抵達)。


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在室外溫度處於25-29攝氏度的廣州,筆者依然將別克微藍(VELITE)6改型電動汽車駕駛艙空調設定在最低溫度狀態(“LOW”)。雖然這樣設定,強制電動空調壓縮機長時間啟動,耗費更多動力電池裝載電量用於非驅動,但是可以增加負載,用於最後的充放電狀態及動力電池液態熱管理系統評測。


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基於正向開發的別克微藍(VELITE)6基型車和改型車,前後懸架的轉向節部分採用鋁合金材質,中置的動力電池被“懸置”在車身焊接下端。在廣州市區行走,NVH效果和操控性繼承了別克車系一貫的品質。最終,總行駛里程為122公里,動力電池剩餘電量值(SOC)為68%,百公里綜合電耗約為14度電。

2、別克微藍(VELITE)6改型電動汽車電驅動技術狀態:


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在14點左右(當天最高溫度點),別克微藍(VELITE)6改型電動汽車前機蓋和副駕駛員一側翼子板處於相對最高溫度51.2攝氏度;因為“怠速”狀態並開啟駕駛艙空調製冷模式,進氣格柵溫度為24.9攝氏度;環境最低溫度點為16.3攝氏度。


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上圖為別克微藍(VELITE)6改型電動汽車前部動力艙內各分系統技術狀態細節特寫。

橘色箭頭:伺服高壓電系統(PDU+OBC)、驅動電機、驅動電機控制與DCDC“2合1”總成共用的高溫散熱循環管路補液壺(壓力值為39kPa)

紅色箭頭:PDU高壓用電系統模塊

綠色箭頭:“2合1”控制系統(電驅動控制模塊+DCDC)總成

藍色箭頭:OBC控制模塊

黃色箭頭:伺服駕駛艙空調製熱模式PTC模塊

白色箭頭:伺服駕駛艙用PTC(制熱)模塊高溫散熱循環管路補液壺(壓力值為140kPa)

黑色箭頭:伺服動力電池熱管理系統(高溫散熱和低溫預熱)循環管路補液壺(壓力值為35kPa)


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別克微藍(VELITE)6改型相對基型車最大提升,就是引入了全新的動力電池液態熱管理系統。在單獨設定的循環管路,通過電子水泵(博世提供,功耗約為55瓦)、專用PTC制熱模塊(法雷奧提供,功耗3.5千瓦)、水冷板模塊(功耗為4千瓦)為動力電池總成提供高溫散熱和低溫預熱功能支持。


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別克的工程師為這套動力電池熱管理系統額外增加了依靠壓力和溫度檢測的保護功能。通過動力電池總成內部設定的溫度傳感器,經過BMS計算,達到開啟高溫散熱或低溫預熱功能的閾值(溫度點),水冷板(製冷)模塊或PTC(制熱)模塊被激活。反之,循環管路內部冷卻液溫度出現大幅變化(升溫),或意味著發生滲漏事故,向車載控制系統報警。通過循環管路內壓力傳感器檢測電子水泵運行阻力變化,也可以檢測到是否出現冷卻液滲漏事故,並向車載控制系統報警。


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上圖為“怠速”狀態、開啟駕駛艙空調製冷模式,通過熱成像儀捕捉到,別克微藍(VELITE)6改型電動汽車動力艙各分系統熱量分佈狀態細節特寫。

黃色箭頭:動力電池熱管理系統循環管路補液壺溫度約為34攝氏度

藍色箭頭:電驅動及高壓用電系統循環管路補液壺溫度約為35攝氏度

白色箭頭:駕駛艙空調製熱循環管路補液壺溫度約為36攝氏度

粉色箭頭:駕駛艙空調管路溫度約為15攝氏度

雖然筆者在駕駛別克微藍(VELITE)6改型電動汽車時,駕駛空調製冷模式開啟最低溫度點行駛122公里,但並未達到出發動力電池高溫散熱功能激活的閾值。通過熱成像儀檢測到,“怠速”工況開啟駕駛艙空調製冷模式,循環管路補液壺溫度處於35攝氏度。筆者判斷,別克微藍(VELITE)6改型電動汽動力電池高溫散熱功能開啟的溫度點或在36攝氏度。


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在別克微藍(VELITE)6基型車(續航里程300公里級)和改型車(續航里程400公里級)都配置了,德國艾貝爾提供的5千瓦PTC模塊,用於駕駛艙空調製暖。

在別克微藍(VELITE)6改型電動汽車上,動力電池熱管理系統單獨配置了3.5千瓦PTC模塊用於低溫預熱(最高工作溫度35攝氏度);駕駛空調系統配置5千瓦PTC模塊用於制暖(最高溫度超過100攝氏度),這兩組PTC模塊伺服不同溫度需求的動力電池和駕駛艙空調系統,可以精確的進行單獨使用。當然,這種控制策略需要單獨的循環管路和電動水泵伺服。

3、別克微藍(VELITE)6改型電動汽車充電模式動力電池熱管理策略:


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返回出發點,筆者使用特來電60千瓦快充樁對別克微藍(VELITE)6改型電動汽車進行快充測試。此時室外溫度約為29攝氏度。


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從68%SOC開始充電,電芯溫度32攝氏度;充至77%SOC,充電功率提升至50.49千瓦、電芯溫度達到35攝氏度。與此同時,別克微藍(VELITE)6改型電動汽車動力電池液態熱管理系統接入,引入空調系統冷量進行高溫散熱。


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別克微藍(VELITE)6改型電動汽車動力電池高溫散熱功能開啟時2標誌:

1、電子扇進行高速旋轉(紅色箭頭)

2、動力電池熱管理系統循環管路補液壺溫度降低(白色箭頭)


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充電3分鐘後(SOC值為73%),動力電池熱管理系統循環管路補液壺溫度將至22攝氏度(白色箭頭)、靠近防火牆設定的膨脹閥溫度降低至(20攝氏度),而水冷板模塊隱藏在電驅動模塊之下未能拍攝到溫度狀態畫面。


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在充電同時,別克微藍(VELITE)6改型電動汽車的電驅動系統和高壓用電系統共用的循環管路,在電子水泵的伺服下也開始進行循環用於降溫。基本上可以確定的是,充電模式下(快充和慢充),電芯溫度一旦達到35(或34)攝氏度,高溫散熱功能開啟,而所需要的電量則通過充電樁獲得。

根據充電時動力電池電芯溫度的變化,可能會出現充電電量,超過動力電池裝載電量,而多出的電量是動力電池熱管理系統運行時消耗的電量。

4、別克微藍(VELITE)6改型電動汽車動力電池安全設定:


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上圖為別克微藍(VELITE)6改型電動汽車使用6系擠壓鋁材構成的動力電池總成外殼、電芯(白色箭頭)和電池模組(紅色箭頭)技術狀態特寫。

別克微藍(VELITE)6改型電動汽車的動力電池裝載電量52.5度電,適配的全新的業態熱管理系統。在安全層面引入了可承受1200攝氏度高溫(熔點)的氣凝膠技術,設定在電池模組間用於防火抑爆。


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動力電池底部安裝的水冷板內置循環管路,擱置1層導熱墊,用於電池模組導熱(散熱和預熱)。擱置在電池模組下端的導熱墊工作原理,類似於CPU與散熱風扇之間塗抹的硅脂,起到導熱作用。


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4只方形電芯構成1套電池模組,電芯與電芯之間加裝氣凝膠襯墊。這種技術解決方案,在中國新能源市場上合資品牌只有別克再用。

筆者有話說:

客觀的說,扣除補貼後售價定在17-19萬元區間的別克微藍(VELITE)6改型電動汽車,設定的續航里程為410公里,與國產主流車型的500公里級續航里程存在差距。不過,作為合資品牌而言,別克在中國市場投放的這款正向開發、適配完整的動力電池液態熱管理系統和成本高昂的氣凝膠技術,完全碾壓德國大眾、日本豐田在中國市場量產和即將銷售的EV車型技術含量。

接下來,筆者將會對別克微藍(VELITE)6改型電動汽車低溫工況下充放電狀態和續航里程錶現深度評測。


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