深度研判小鹏G3电驱动技术和动力电池热管理策略

2019年2月1日,笔者撰写《宋楠:小鹏逆势涨价所折射的“造车新势力”们的生存压力》一文。在笔者的换个角度看车市公众号文章留言中,不乏“小鹏粉丝”们的口诛笔伐,也有很多“明眼人”的鼎力支持。

在笔者看来,作为“造车新势力”之一的小鹏第一款电动车G3的电驱动系统、动力电池热管理策略等至关重要的硬实力层面,与主流传统新能源政策制造厂差距很大。并且,对于所有“造车新势力”而言,最需要表扬的是所谓的智能化、网联化;最怕外界尤其是专业人士质疑的是,整车电驱动技术集成度、复杂环境下充电兼容性、可量化的续航里程表现以及全寿命周期的可靠性。

本文为笔者在过去1年间,观察、分析、研判小鹏G3电动车电驱动系统和动力电池热管理策略,结合不同品牌电动汽车核心技术及整车可靠性横向比对后,综合研判成稿。

1、如何用较短时间,用可以量化的标准衡量不同电动汽车的技术状态:

作为并不太新的新鲜事物的电动汽车,所有厂商都会在量产时给出,整车长宽高、轴距、自重、电机输出功率、动力电池装载电量配置等显而易见的数据。但是,对于电动汽车至关重要的复杂路况和环境下的综合续航里程(并非最大续航里程)、不同气候的充电兼容性,以及超过3年的整车可靠性,整车厂或销售店就不会那么很直白的告知消费者了。甚至,有意的去回避某款车型的弊端或技术缺陷。

然而,对于电动汽车消费者来说,续航、充电以及可靠性等重要参数,甚至都不能通过常规评测稿件获得重要的信息。

2016年,笔者引入工业级雷泰牌红外测温仪,用于不同品牌电动汽车,在高温、高寒和高海拔环境下,对驱动电机、动力电池以及散热管路进出水口等区域,进行温度信号数据的整理。以此获得的数据,用于尽可能只管的解析电动汽车温度信号与续航里程、充电兼容性及整车全寿命周期可靠性之间的关联。

2018年,笔者引入工业级热成像仪,用于不同品牌电动汽车,在高温、高寒和高海拔环境下,行驶、充电、高寒启动、高温启动,对驱动电机、动力电池以及散热管路进出水口等区域,进行热成像信号数据的整理。已获得让潜在消费者和已购车主,在一篇文图或5分钟视频中,快速分辨出不同品牌电动汽车的优缺点和长短板。

这种采用热成像仪进行电动汽车“隐形”技术参数的评测手段,仅为“新能源情报分析网”独家采用,并且效果良好!实际上,除了这种更容易被普通潜在购车用户接受的评测手段之外,还可以通过不同品牌电动汽车电驱动系统集成度、动力电池热管理策略等技术状态,进行更专业的手段进行比对。

2、小鹏G3电动车电驱动技术和动力电池热管理策略:

小鹏G3电动车,经过第1轮涨价后的售价区间为15.58-19.9万元,NEDC续航里程为365公里,动力电池装载电量为47.6度电,整车自重1.585吨。

小鹏G3电动车的综合电耗约为13.04度电/百公里,已经与日产聆风和通用Bolt电动汽车相差无几,并超越了大多数2018年量产的国产电动汽车。

上图为广州车展期间,笔者拍摄的小鹏G3电动车动力舱内部状态特写。

硕大的塑料护板将电驱动系统和相关附件及循环管路遮盖的严严实实。笔者有必要再次强调,对于传统车和新能源车而言,动力舱内部遮盖上护板,不利于散热,仅有的用途只有美观。

在小鹏G3电动车动力舱驾驶员一侧,布设了2组循环管路补液壶。笔者注意到,这2组补液壶盖,表明的压力均为90KPa。

上图为拆除护板后,小鹏G3动力舱技术状态细节特写。

白色箭头:驱动电机控制总成

黄色箭头:充电机与DCDC“2合1”控制总成

蓝色箭头:驱动电机与电机控制总成关联的高压力线缆

绿色剪头:1共3组循环管路补液壶

笔者目测,小鹏G3驱动电机与驱动电机控制总成采用高压线缆连接,没有采用驱动电机、减速器和控制总成“3合1”总成技术。充电机和DCDC等高压用电系统进行了“2合1”总成,将同为高压用电的高压配电盒单独设定。

1组散热循环管路为驱动电机、驱动电机控制总成、充电机与DCDC的“2合1”控制总成以及高压配电盒,控制和高压用电系统散热私服(红色箭头为冷却液流动方向)

1组循环管路为动力电池总成高温散热私服。

1组循环管路为动力电池总成低温预热和驾驶舱空调制热(PTU)私服。

电驱动系统散热循环管路,被施加的压力为90KPa。

动力电池总成高温散热循环管路和动力电池总成低温预热和驾驶舱空调制热(PTU)管路,被施加压力同为90KPa。

小鹏G3的技术设定,充满了“总成集成”与“精准控制”间不可调和的矛盾。电驱动系统散热管路要为3-4组分系统进行提供散热私服,尤其是驱动电机更要保持在合适的温度,否则将出现电机过热保护或退磁故障。这就需要为散热管路提供较高的压力,才能保证在一个回路内各个分系统散热需求并保证处于正常工况。因此,电驱动散热管路被施加90KPa的高压。

然而,动力电池总成的散热,动力电池低温预热和空调制热(PTU)管路,被施加的压力都是90KPa,这就有意思了。一个是散热一个是预热,两种功能截然不同的循环管路,在90KPa的压力下进行散热和预热。在保证电池总成内部电芯良好的散热和预热需求前提下,还要考虑消耗来自动力电池总成装载电量与驱动用电量分配比例的精度。

从电驱动系统集成度,3组循环管路及施加的90KPa压力等技术状态研判,小鹏G3的设计起点并不低,基本上超过2018年量产的多数国产电动汽车,甚至超越了国产化后的日产凌轩电动汽车。

但是,

糟糕的电驱动系统分散布置的状态,势必要求用更大的循环压力进行散热,以保证极限工况下电驱动系统使用正常。

动力电池总成散热、动力电池总成预热和空调制热循环管路同样被施加90KPa压力,才可以保证超过2千节18650型电芯的温度差保证在5摄氏度内。无论散热还是预热工况,处于不同位置的18650型电芯都要保证不超过起码5摄氏度的温差。

小鹏G3在2018年交车522台,依旧没能开启大规模针对终端用户的量产。笔者不能分辨出,这已交付的522台中有多少继续用于测试,有多少给真正意义的用户。

但是,就小鹏G3电驱动集成度和动力电池热管理策略的矛盾性研判,起码这个车技术设定起点较高,但是在实际使用表现或依旧达不到商业交付后不被“口诛笔伐”的状态。

3、笔者试研判,小鹏G3未能商业化交付原因:

为分散式电驱动系统散热系统、动力电池高温散热系统、动力电池低温预热和空调制热(PTU)系统,施加的90KPa压力及3组电子水泵所消耗的电量均来自动力电池装在电量。

要保证电驱动系统和动力电池全工况下处于良好的散热/预热状态,消耗来自动力电池装载的电量,与用于续航的电池电量之间的平衡,直接导致续航里程骤然缩短至“不能被订车用户及潜在客户”接受的最低状态。

前文提及,小鹏G3整车自重1.585吨、动力电池装载电量47.6度电、NEDC续航里程365公里,综合电耗13.04度电。然而比对2018年上市的传统造车厂商多款同类型电动汽车,自重1.6-1.9吨左右、装载电池电量50-60度电的电动汽车,综合续航里程稳定在350公里(市区拥堵、高速行驶、开启制冷空调),综合电耗15-18度电/百公里。

基于整车自重、装载电量和官方标定百公里电耗等参数关联,笔者认为小鹏G3的综合续航里程不超过300公里,综合电耗起码超过15度电/百公里。

然而,这一技术状态即便在2018年上市,也被同为“造车新势力”的威马EX5超越,更被售价更具亲和力、品质更具保证的传统造车厂的吉利帝豪GSe、比亚迪秦EV450狂虐。

更何况,拖延至2019年销售价格第1次提升至15-20万元区间,且续航里程、装载电量等参数未变的状态,小鹏G3的性价比以被北汽新能源EU5高配(R550)和比亚迪秦Pro EV500彻底超越。

4、横向比对小鹏G3电驱动系统和动力电池热管理策略:

笔者选用路虎捷豹I-PACE、比亚迪秦EV450、北汽新能源EU5高配(R550)和秦Pro EV5004款2018-2019年商业化大规模交付终端客户,且电驱动技术和动力电池热管理策略,与小鹏G3有着显著不同的电动汽车横向比对。

2019年1月20日,笔者撰写《宋楠:独家研判路虎捷豹I-PACE电驱动技术状态》一文。路虎捷豹I-PACE的所有各个功能模块,都是分散布局,没有采用形态类或功能类的整合。换句话说,路虎捷豹I-PACE的电驱动系统依旧使用高压线缆连接,并使用橡胶管路进行各个模块液态散热需求伺服。

上图为路虎捷豹I-PACE,电驱动各分系统技术状态细节特写。

蓝色箭头:充电机(BCCM)

黄色箭头:高低压转换控制模块(DCDC)

红色箭头:前置驱动电机控制器

白色箭头:前置驱动电机控制器与驱动电机关联的高压线缆

路虎捷豹I-PACE的驱动电机控制总成、DCDC、高压配电盒和充电机,完全分散布置。单从这点,小鹏G3的充电机和DCDC“2合1”总成,还算先进了稍许。

虎捷豹I-PACE适配的2组散热循环管路补液壶,都被施加了100KPa的高压。路虎捷豹I-PACE的驱动电机和控制系统共用散热循环系统100KPa压力,动力电池散热和预热管路100KPa循环压力,需要相对电耗更大的电子水泵支持。但是,热泵空调系统和“4通”电磁阀体的适配,和更少管路数量和长度的设定,可以较大程度的保证散热(预热)效率。

比对小鹏G3的3组循环管路设定,理论上具备较路虎捷豹I-PACE,更精准的温度控制能力,不过消耗的装载电量也会更大。

2018年,北汽新能源推出了EU5系列电动汽车车族,分为R500和R550两个版本车型。其中高配的R550换装了4代e-Motion电驱动系统总成同时,首次引入了3组循环散热/制热系统,为电驱动系统、动力电池散热/预热及空调制热(PTU)分系统伺服。

上图为EU5高配(R550)动力舱技术状态特写。

3组散热/预热循环管路的设定思路,与小鹏G3几乎相同。但是,北汽新能源在e-Motion电驱动系统总成化的发展始终如一。EU5高配(R550)适配的第4.5代e-Motion电驱动系统总成,将驱动电机控制总成、充电机、DCDC、高压配电盒进行“4合1”总成。

比对小鹏G3的3组循环管路设定,分散式电驱动分系统的设定,北汽新能源EU5的3组循环管路应用不同压力(均小于35KPa),消耗的装载电量更少,“4合1”总成进一步降低散热管路压力、降低自重并提升了效率。

秦Pro EV500电动汽车,采用“型号牵引”的正向研发模式。引用的“e平台”技术进行更合理的“功能”属性类整合。秦Pro EV500搭载了“3合1”电驱动总成、“3合1”高压用电系统总成和“10合1”低压用电系统总成。

上图为秦Pro EV500动力舱内部细节特写(拆除中置防尘罩)。

红色箭头:被塑料护板遮蔽的2组散热循环系统补液壶

秦Pro EV500适配的3组“X合1”总成系统,不仅降低了自重,更重要的是优化了散热管路及布置的难度。需要指出的是,秦ProEV500在秦EV450的3组循环散热/预热管路基础上,进行了最大程度的优化。

比对小鹏G3的3组循环管路和分散式电驱动系统设定,秦Pro EV500的电驱动系统散热管路,动力电池总成高温散热和低温预热管路压力降低至15KPa及“X合1”电驱动系统总成。秦Pro EV500对小鹏G3的综合技术优势,起码具备3年时间差,这还不考虑秦Pro EV500较上一代秦EV450悬架轻量化层面的“退步”。

笔者有话说:

比对一款车型从设计到量产的最少3年周期看,小鹏G3的设计起点起码要在2015年左右,从一个“PPT式”玩闹,逐步转换为由海马代工的“造车新势力”着实不易。但是,这也凸显了小鹏G3原创核心技术硬实力的严重不足,以及动力电池热管理策略的粗狂。

笔者注意到,小鹏G3适配的是18650型三元锂电芯构成的动力电池总成。在2015年,中国新能源市场发展并没有今天的火爆,且可以批量外销的动力电池厂商的产能和技术状态,远不如2019年更丰富。

这也造成了小鹏G3在设计之初,选用成本更低,技术要求更低、安全系数更低的18650型电芯,或多或少透着一种无奈或出于刚需。

从2015年-2019年,使用同为18650型电芯的特斯拉S\X系列电动车,在全球范围因为行驶、充电和碰撞,导致的燃烧、自燃和爆炸事故超过40余宗。尽管,特斯拉官方始终没有发布事故原因。不过,根据事故后车辆电池状态分析,与搭载起码超过7000节18650型三元锂电芯有着直接关联。这也直接导致2016年之后,更多品牌车厂制造的电动汽车,选用软包或方形三元锂电芯车型激增。

小鹏G3搭载的分散式电驱动系统集成度较低,恐怕也是源于2015年开始整车设计时,同行业水平不高释然。适配3组散热/预热循环管路,更多的是出于对搭载18650型三元锂电芯安全层面的考虑。毕竟用2组循环管路为18650型电芯进行高温散热和低温预热伺服,可以更有效保证车辆在行驶与充电工况下的安全设定。然而,整体苍白的技术储备,或成为小鹏G3的相对优秀的设计参数停留在纸面,不能落地至大规模商业交付的量产城层面。

2018年交付的522台小鹏G3的实际表现,笔者不能获悉。但是,2019年依旧未能大批量商业交付前,涨价至15-20万元区间。在面对北汽新能源、吉利新能源、广汽新能源、上汽新能源和比亚迪,多款15-20万元区间,续航400公里+的车型围剿上,恐怕毫无招架之力。

然而,小鹏的噩耗还没有完结。援引电动生活主编崔啸微博放出,“小鹏G3可能二次涨价 时间预计3月下旬”的消息看。小鹏G3在2019年3月之前,依旧不能大规模商业化交付,整车状态依旧达不到上市的最低标准。

笔者坚持认为,“造车新势力”的车型,必须要经过2-3年的全寿命周期的市场验证。而传统车厂在中国市场存续起码超过5年时间甚至10年时间。这些传统车厂每年推出的车型技术提升、充电兼容性和整车可靠性,一直在被终端市场验证和完善。起码至2019年1月,北汽新能源、上汽新能源、广汽新能源、吉利新能源以及比亚迪,大规模商业化交付的各款电动汽车的长短板十分明显,很容易让潜在消费者通过已购车用户的口碑和感受,帮助自己的购车选择。

即便这些传统车厂推出的车辆存在这样或那样的问题,都有全国范围完整的售后体系支撑并第一时间提供维修养护服务。即便消费者进行投诉,也有“仇”可寻。

反而,依靠融资输血存续的“造车新势力”们,大多数都会在2019年之后灭亡。即便存续下来的诸如蔚来、威马、小鹏、云度等乱七八糟“集群”,没有谁能保证可以为已售车辆提供超过8年或15万公里动力电池质保和整车服务。

综合比对,笔者严重不建议潜在消费者购买以小鹏为首、蔚来和威马其次的“造车新势力”。

文/新能源情报分析网(换个角度看车市)宋楠

评论列表

登录回复 登录 | 立即注册

回复

还可输入 800 字符