别克微蓝410KM版的技术硬实力与上汽通用的新能源发展实力

新能源情报分析网早在2014年前后,关注别克系新能技术军用及民用化发展。作为一家与日本丰田在新能源技术路线、整车应用与前言技术研发缠斗50年的美国通用汽车(别克、凯迪拉克、雪佛兰),始终对中国新能源市场发展保持密切关注的态势。

受中国新能源政策、电池供应商及财政补贴影响,上汽通用系(凯迪拉克、别克、雪佛兰)在2016年前后先后国产化CT6 PHEV、 VELITE5 EREV以及迈锐宝XL HEV等采用不同新能源驱动技术的车型。

时间来到2019年,上汽通用别克品牌继续开拓在通用在新能源领域的布局,开启符合中国新能源一系列政策的纯电车型-别克微蓝301KM版及微蓝410KM版(后文简称别克微蓝410)。基于纯电动平台正向开发而来的别克微蓝,采用的分散式电驱动系统,更为重要的改进则“聚焦”在至关重要的动力电池方面。

本文将对最新改型的别克微蓝410车型平台、电驱动技术以及动力电池热管理策略深度解析,并通过与诸多合资品牌在中国市场推出的同类EV车型技术状态对比,剖析一个真是的上汽通用别克在中国新能源市场发展方向。

1、别克微蓝410车型平台技术:

无论是别克微蓝301KM版,还是别克微蓝410KM版,都来自相同的新能源平台(长宽高4650x1817x1510mm,轴距2660mm),集合了跨界与旅行,双重功能。

框型副车架+双重3组悬置电驱动总成的设定,使得行驶过程中产生的正向、侧向惯性震动被双重抑制。

别克微蓝410的前悬架采用轻量化的铝合金材质转向节(蓝色箭头),与下摆臂和框型副车架适配,降低簧下质量有助于提升操控性。

后悬架仍然采用带有副车架(红色箭头)的独立架构,铝合金材质后转向节(蓝色箭头)+3连杆(白色箭头、黄色箭头和绿色箭头)的设定。

就目前上汽通用诸多品牌下的多款车型平台而言,别克微蓝410的车型平台完全是单独成组,旨在提升电驱动总成及带有液态热管理系统的动力电池布设需求的功能性均衡。

2、别克微蓝410KM版电驱动技术:

上图为别克微蓝301KM版动力舱内部各分系统细节特写。

红色箭头:35kPa(低压)循环管路补液壶

黑色箭头:PDU(高压用电单元)

白色箭头:PTC(液态热交换器)

蓝色箭头:电子制动总泵

蓝色箭头:140kPa(高压)循环管路补液壶

显然,别克微蓝301KM版为电驱动系统和驾驶舱空调制热系统,各单独配置了一套高温散热循环系统。然而并未给动力电池设定一套高温散热和低温预热循环管路。

上图为别克微蓝410KM版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)

作为别克微蓝301KM版的升级车型,别克微蓝410保留了301车型的电驱动技术和驾驶舱空调制热系统。由于别克微蓝410搭载的动力电池总成能量密度提升至140wh/k,集成具备高温散热和低温预热功能的液态热管理系统就十分必要了。

别克微蓝410KM版比301KM版的最大提升之处,就在于为动力电池额外增设的一套高温散热与低温预热共享的循环管路。在对散热能力更高需求的动力电池系统,换装效能更大的散热组件以及控制策略是必须的。

白色箭头:动力电池热管理系统循环管路补液壶

红色箭头:具备更高级别调速能力的散热风扇

3、别克微蓝410KM版动力电池安全技术:

上图为别克微蓝410动力电池总成结构简图。微蓝410动力电池总成与微蓝301KM版动力电池总成,几乎就差在一套液态循环管路。而目前中国新能源市场上合资品牌在售车型中,仅有别克微蓝的动力电池总成,标配了气凝胶隔热保温技术。

全铝材质的动力电池总成、高性能复合隔热衬垫、一体化的散热循环管路(板)、电压与温度双重检测系统,这些最基本的安全和保护措施,都在别克微蓝410装备的动力电池总成上得以体现。

而气凝胶技术的引入(每组电芯间都“夹”一层气凝胶),使得动力电池总成最基本构成单位的电芯具备了保温(应对高温与低温)功能以及快速热传导引发能量释放集聚能力。相当于从动力电池总成硬件层面,安装了一套“安全门”。

当然,每2组电芯集成1组气凝胶(极限耐热温度点为1200摄氏度)、每2组电芯模组集成1组复合隔热衬垫,这意味微蓝电芯和模组的被动安全性能都处于整车硬件层面的设计考量范围内。

4、别克微蓝410动力电池热管理策略:

为了应对带有液态热管理系统的动力电池总成,别克微蓝410引入了一套极具针对性的热管理策略。在301KM版的基础上(一套电驱动高温散热循环管路、一套驾驶舱空调制暖系统循环管路),增加了一套伺服动力电池、具备高温散热和低温预热功能的循环管路。

在这套额外增设的循环管路中,一组小功率(1.5千瓦)PTC模组完成低温预热功能的预设、一组水冷板模组,通过4kw的冷却辅助换热器,完成高温散热功能的预设。

为了避免因动力电池循环管路内的高温散热功能与低温预热功能不会同时开启,导致管路数量增加带来的渗漏问题几率的提升,与“3通”阀体运行策略复杂产生的“热量”和“冷量”额外消耗的问题。别克微蓝410的工程师们,在结构、效率与安全性层面进行了割舍式的平衡。通过减少“3通”阀体数量与管路长度,通过补液壶进行快速循环。虽然在预热与散热工况下,产生一些能量损失,但是整套系统的可靠性得到提升。

备注:目前采用这种高温散热与低温预热功能共享一套循环管路的车型不在少数,不过看似相同的结构,有着并不相同运行策略。性能、效率与可靠性的平衡策略,与设计理念和制造经验息息相关。后文重点阐述。

在快充工况下,动力电池电芯温度只要达到35摄氏度,即刻开启动力电池高温散热功能。在行车工况下,动力电池电芯温度达到38摄氏度,即刻开启动力电池高温散热功能。

之所以将快充模式和行车模式的动力电池高温散热功能开启阈值设定2个,就是用来平衡驱动和非驱动用装载电量的分配比例。

特别需要注意的是,别克微蓝410动力电池能量密度为140wh/kg,电芯温度“警戒”值设定为35/38摄氏度,并将电芯温度保持在36-37摄氏度范围。而同时期在售的不同品牌电动汽车动力电池能量密度可以达到160wh/kg和180wh/kg,但是电芯温度“警戒”值延伸至在38摄氏度并保持在38摄氏度。

有意思的是,一些整车厂商宣称其量产车型的动力电池温度保持在15-40摄氏度之间,依旧可以安全的运行。然而从实际使用看,电芯温度保持在15-38摄氏度范围内最佳(15-35摄氏度范围最优)。这就需要诸多车厂,从整车设计、车型平台、电驱动系统、动力电池热管理策略、电芯性能以及最终市场定价多维度进行性能综合与效能平衡。这恰恰就是造车新势力与传统车厂之间不可忽视一条鸿沟。

5、态度决定一切:

从2014年中国将新能源全产业链作为重要发展决策,至2019年补贴全面退坡的5年时间,本土品牌都在借助政策的红利发展新能源核心技术与整车,抢占没有合资品牌接入的市场。

同样是在这个5年时间中,诸多合资品牌并未看好这个全新的新能源市场,甚至有意无意的唱衰中国新能源市场发展持续性。

然而,上汽通用通过实际动作表露出,对中国新能源市场发展前景看好的态度。

2016年,上汽通用推出国产化的凯迪拉克CT6 PHEV车型。集成与纵置动力总成相匹配的“3AT”电驱动技术,以软包电芯为基础,伺服密度型动力电池总成的液态热管理策略。

2017年,上汽通用推出别克VELITE5 EREV车型。整车动力系统由1台1.5排量应用类“阿特金森”技术的汽油机+1套与横置动力总成适配的“3AT”电驱动总成+1台装载电量18度电具备液态热管理策略能量型动力电池总成构成。

2018年,当合资品牌在中国市场开始在搭载HEV技术车型市场“试水”时,上汽通用已经完成了HEV、PHEV和EREV技术与整车应用了。

2019年,上汽通用在6个月内先后推出别克微蓝301KM版和410KM版车型。最终,采用国产VDA电芯装载52.5度电、标配液态热管理策略动力电池总成的微蓝410成为上汽通用碾压包括奥迪、丰田、本田、大众、标致、福特等众多合资品牌同类型电动汽车的杀手锏。

虽然,别克微蓝410的400公里级续航里程,与同时期本土品牌500公里级有些差距。但是,上汽通用别克微蓝410电动汽车,拥有完整的动力电池技术和热管理策略传承。

笔者有话说:

在过去50年间,美国通用始终与日本丰田在新能源技术发展、整车应用及市场占有率上进行多维度的“绞杀”。2010年代,丰田将旗下HEV技术代表车型普锐斯引入中国市场甚至SKD国产化。可是,随后中国新能源市场确定以EV技术和PHEV技术作为发展重点并给予财政补贴。这意味着日系HEV技术在中国新能源市场没有任何生存与发展空间;德系的奥迪与大众,也只在2019年先后国产化使用风冷散热电池技术、续航270公里级的诸多车型。奔驰在套用比亚迪全新一代唐DM/EV车型抢占30-40万元区间市场同时,用技术落后的EQC与相同技术状态的奥迪e-tron争夺50-70完全区间高端市场。日系丰田借助合资品牌的中方量产车型以“应急补缺”模式销售。日系本田则通过“合资自主”品牌玩着“油改电”的套路延续。

在别克微蓝410量产之前,上汽通用就拥有了EV(北美市场BOLT)、PHEV、HEV等不同电驱动技术和不同性能方向的软包电芯及动力电池车型解决方案。

至别克微蓝410量产之后,完全可以看作是上汽通用采用先进技术延伸、符合中国新能源市场特点的“降维”整车应用的典范。

文/新能源情报分析网宋楠

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