综合研判别克微蓝6改型动力电池热管理技术状态

2019年11月,上汽通用别克微蓝(VELITE)6改型电动汽车上市。并早些时候上市的续航里程300公里级别微蓝6电动汽车基础上,驱动电机最大输出功率提升至110千瓦(最大输出扭矩350牛米)、动力电池装载电量提升至52.5度电(能量密度140wh/k)、续航里程达到410公里。

尽管、别克微蓝(VELITE)6改型电动汽车设定的NEDC续航里程为410公里,与当下国产品牌电动车普遍处于的500公里级别续航里程有些差距。但是,作为对国内新能源市场发展反应速度最快的合资品牌而言,上汽通用(别克)不仅在车型上引入了动力电池液态热管理系统(高温散热和低温预热功能),并将全天候工况下百公里综合电耗稳定在13度电的较好水平。

本文为新能源情报分析网原创出品,针对别克微蓝(VELITE)6改型电动汽车,在室外温度28-30摄氏度的广州,开始驾驶舱空调模式后综合续航里程及快充模式充放电表现深度研判。

1、开启驾驶舱空调制冷模式行驶综合电耗:

在广州会展中心作为出发点,前往黄山鲁森林公园,单程距离54.8公里(实际行驶里程为59公里)并原路返回。出发时室外温度为25摄氏度,抵达目的后室外温度提升至29摄氏度(10:30出发,12:30抵达)。

在室外温度处于25-29摄氏度的广州,笔者依然将别克微蓝(VELITE)6改型电动汽车驾驶舱空调设定在最低温度状态(“LOW”)。虽然这样设定,强制电动空调压缩机长时间启动,耗费更多动力电池装载电量用于非驱动,但是可以增加负载,用于最后的充放电状态及动力电池液态热管理系统评测。

基于正向开发的别克微蓝(VELITE)6基型车和改型车,前后悬架的转向节部分采用铝合金材质,中置的动力电池被“悬置”在车身焊接下端。在广州市区行走,NVH效果和操控性继承了别克车系一贯的品质。最终,总行驶里程为122公里,动力电池剩余电量值(SOC)为68%,百公里综合电耗约为14度电。

2、别克微蓝(VELITE)6改型电动汽车电驱动技术状态:

在14点左右(当天最高温度点),别克微蓝(VELITE)6改型电动汽车前机盖和副驾驶员一侧翼子板处于相对最高温度51.2摄氏度;因为“怠速”状态并开启驾驶舱空调制冷模式,进气格栅温度为24.9摄氏度;环境最低温度点为16.3摄氏度。

上图为别克微蓝(VELITE)6改型电动汽车前部动力舱内各分系统技术状态细节特写。

橘色箭头:伺服高压电系统(PDU+OBC)、驱动电机、驱动电机控制与DCDC“2合1”总成共用的高温散热循环管路补液壶(压力值为39kPa)

红色箭头:PDU高压用电系统模块

绿色箭头:“2合1”控制系统(电驱动控制模块+DCDC)总成

蓝色箭头:OBC控制模块

黄色箭头:伺服驾驶舱空调制热模式PTC模块

白色箭头:伺服驾驶舱用PTC(制热)模块高温散热循环管路补液壶(压力值为140kPa)

黑色箭头:伺服动力电池热管理系统(高温散热和低温预热)循环管路补液壶(压力值为35kPa)

别克微蓝(VELITE)6改型相对基型车最大提升,就是引入了全新的动力电池液态热管理系统。在单独设定的循环管路,通过电子水泵(博世提供,功耗约为55瓦)、专用PTC制热模块(法雷奥提供,功耗3.5千瓦)、水冷板模块(功耗为4千瓦)为动力电池总成提供高温散热和低温预热功能支持。

别克的工程师为这套动力电池热管理系统额外增加了依靠压力和温度检测的保护功能。通过动力电池总成内部设定的温度传感器,经过BMS计算,达到开启高温散热或低温预热功能的阈值(温度点),水冷板(制冷)模块或PTC(制热)模块被激活。反之,循环管路内部冷却液温度出现大幅变化(升温),或意味着发生渗漏事故,向车载控制系统报警。通过循环管路内压力传感器检测电子水泵运行阻力变化,也可以检测到是否出现冷却液渗漏事故,并向车载控制系统报警。

上图为“怠速”状态、开启驾驶舱空调制冷模式,通过热成像仪捕捉到,别克微蓝(VELITE)6改型电动汽车动力舱各分系统热量分布状态细节特写。

黄色箭头:动力电池热管理系统循环管路补液壶温度约为34摄氏度

蓝色箭头:电驱动及高压用电系统循环管路补液壶温度约为35摄氏度

白色箭头:驾驶舱空调制热循环管路补液壶温度约为36摄氏度

粉色箭头:驾驶舱空调管路温度约为15摄氏度

虽然笔者在驾驶别克微蓝(VELITE)6改型电动汽车时,驾驶空调制冷模式开启最低温度点行驶122公里,但并未达到出发动力电池高温散热功能激活的阈值。通过热成像仪检测到,“怠速”工况开启驾驶舱空调制冷模式,循环管路补液壶温度处于35摄氏度。笔者判断,别克微蓝(VELITE)6改型电动汽动力电池高温散热功能开启的温度点或在36摄氏度。

在别克微蓝(VELITE)6基型车(续航里程300公里级)和改型车(续航里程400公里级)都配置了,德国艾贝尔提供的5千瓦PTC模块,用于驾驶舱空调制暖。

在别克微蓝(VELITE)6改型电动汽车上,动力电池热管理系统单独配置了3.5千瓦PTC模块用于低温预热(最高工作温度35摄氏度);驾驶空调系统配置5千瓦PTC模块用于制暖(最高温度超过100摄氏度),这两组PTC模块伺服不同温度需求的动力电池和驾驶舱空调系统,可以精确的进行单独使用。当然,这种控制策略需要单独的循环管路和电动水泵伺服。

3、别克微蓝(VELITE)6改型电动汽车充电模式动力电池热管理策略:

返回出发点,笔者使用特来电60千瓦快充桩对别克微蓝(VELITE)6改型电动汽车进行快充测试。此时室外温度约为29摄氏度。

从68%SOC开始充电,电芯温度32摄氏度;充至77%SOC,充电功率提升至50.49千瓦、电芯温度达到35摄氏度。与此同时,别克微蓝(VELITE)6改型电动汽车动力电池液态热管理系统接入,引入空调系统冷量进行高温散热。

别克微蓝(VELITE)6改型电动汽车动力电池高温散热功能开启时2标志:

1、电子扇进行高速旋转(红色箭头)

2、动力电池热管理系统循环管路补液壶温度降低(白色箭头)

充电3分钟后(SOC值为73%),动力电池热管理系统循环管路补液壶温度将至22摄氏度(白色箭头)、靠近防火墙设定的膨胀阀温度降低至(20摄氏度),而水冷板模块隐藏在电驱动模块之下未能拍摄到温度状态画面。

在充电同时,别克微蓝(VELITE)6改型电动汽车的电驱动系统和高压用电系统共用的循环管路,在电子水泵的伺服下也开始进行循环用于降温。基本上可以确定的是,充电模式下(快充和慢充),电芯温度一旦达到35(或34)摄氏度,高温散热功能开启,而所需要的电量则通过充电桩获得。

根据充电时动力电池电芯温度的变化,可能会出现充电电量,超过动力电池装载电量,而多出的电量是动力电池热管理系统运行时消耗的电量。

4、别克微蓝(VELITE)6改型电动汽车动力电池安全设定:

上图为别克微蓝(VELITE)6改型电动汽车使用6系挤压铝材构成的动力电池总成外壳、电芯(白色箭头)和电池模组(红色箭头)技术状态特写。

别克微蓝(VELITE)6改型电动汽车的动力电池装载电量52.5度电,适配的全新的业态热管理系统。在安全层面引入了可承受1200摄氏度高温(熔点)的气凝胶技术,设定在电池模组间用于防火抑爆。

动力电池底部安装的水冷板内置循环管路,搁置1层导热垫,用于电池模组导热(散热和预热)。搁置在电池模组下端的导热垫工作原理,类似于CPU与散热风扇之间涂抹的硅脂,起到导热作用。

4只方形电芯构成1套电池模组,电芯与电芯之间加装气凝胶衬垫。这种技术解决方案,在中国新能源市场上合资品牌只有别克再用。

笔者有话说:

客观的说,扣除补贴后售价定在17-19万元区间的别克微蓝(VELITE)6改型电动汽车,设定的续航里程为410公里,与国产主流车型的500公里级续航里程存在差距。不过,作为合资品牌而言,别克在中国市场投放的这款正向开发、适配完整的动力电池液态热管理系统和成本高昂的气凝胶技术,完全碾压德国大众、日本丰田在中国市场量产和即将销售的EV车型技术含量。

接下来,笔者将会对别克微蓝(VELITE)6改型电动汽车低温工况下充放电状态和续航里程表现深度评测。

文/新能源情报分析网宋楠

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