2019年上海车展,补贴后售价12.95-15.95万元的江淮iEVS4上市。4个版本的江淮iEVS4,分为355公里、402公里和470公里3个续航里程设定。
其中,最大续航里程470公里版本,搭载江淮华霆生产的66度电电池包,应用21700型NCA(镍钴铝)电芯。
四个版本,均匹配相同的最大输出功率110kW、最大输出扭矩330Nm的永磁同步电机。需要特别关注的是,江淮iEVS4热管理系统,由电驱动热管理系统和动力电池热管理系统组成,动力电池热管理包含高温冷却和低温预热系统。
备注:本文仅对江淮iEVS4电动汽车电驱动和动力电池热管理技术状态深度解析。
1、江淮iEVS4人机交互系统设定亮点:
江淮iEVS4的驾驶舱的仪表台采用更细腻的“软”包裹,横置的中央显示屏“内置”了多种APP,以及跟行车能量分配和充电有关联的显示项。
在以往销售的江淮iEV系列电动汽车中,集成了不同版本的能耗输出状态信息。在江淮iEVS4能耗显示项中,驾驶员可以读取瞬时百公里电耗、历史百公里电耗等信息,还可以清晰获取驱动电机电量输出/回馈状态,以及制冷/制热空调开启后的电量消耗数值。
在充电选项中,可以清晰获取当前续航里程状态(动力电池SOC数值),充电电流和充电电压状态。
在汽车设定选项中,可手动开启“冬季电池预热”功能。在冬季低温情况下,开启冬季电池预热选项后,在动力电池电量充足情况下,可以使用动力电池本身电量,通过PTC加热热管理系统冷却液,为动力电池进行预热;同时,也可以在充电状态时,利用充电桩输出的电量为动力电池内部电芯进行预热。
江淮iEVS4的动力电池预热功能,根据环境温度和电池内部温度自行激活预热功能,也可以手动开启电池预热功能。这一人性化的设定,目前也仅有少数几个品牌车型提供。
同时在全液晶仪表上,也设定了电池温度显示项(红色区域),用户可直观的了解动力电池的温度。
2、江淮iEVS4电驱动技术状态设定:
iEVS4应用的电驱动技术为江淮新能源第3代技术平台解决方案。2010-2013年,江淮第1代技术平台采用分布式风冷散热电驱动系统,模块化控制策略,基于燃油车平台的制动和转向分系统电动化。2013-2017年,江淮第2代技术平台采用分散式液冷电驱动系统,集成化控制策略,具备能量回收的电动化车型平台。2017年至今,江淮第3代平台采用集中式液冷散热电驱动系统,集成化控制策略,智能化电动汽车车型平台。
图为江淮iEVS4动力舱内各分系统细节特写。
红色箭头:驱动电机和DCDC“2合1”总成
黄色箭头:PDU
白色箭头:OBC
绿色箭头:“2合1”总成、PDU、OBC和驱动电机散热循环系统水壶
蓝色剪头:动力电池热管理系统循环系统水壶
从iEV7S开始,江淮新能源就应用了动力电池液冷恒温技术,为动力电池适配了完善的热管理策略。至采用21700型NCA电芯的江淮iEV4S,在动力电池散热需求进一步降低的前提下,对热管理策略进行了优化。
白色箭头:驱动电机+DCDC“2合1”总成
蓝色箭头:PDU(高压配电盒)
红色箭头:OBC(充电机)
江淮iEVS4动力舱内设定了动力电池热管理系统的PTC、冷却器以及相关伺服用电子水泵和“3通阀体”。江淮iEVS4的动力电池热管理系统,由PTC模块(制热)和冷却器模块(制冷),通过管路和电子水泵串联成一个完整的循环管路。
动力电池低温预热模式:
冷却液被电子水泵“压”入通电后的PTC模块进行加热,经过加热后的冷却液再被“压”入动力电池总成内部,对电芯进行预热。与此同时,一组“3通”阀体开启,将被加热后的冷却“压”入驾驶舱仪表台内“隐藏”着的暖风小水箱为驾驶舱制热。
动力电池高温散热模式:
冷却液被电子水泵“压”入水冷板,与此同时电动空调压缩机开启运行,“冷量”经过R134A(制冷剂)传输至水冷板。在来自空调系统的2组管路(R134A)和来动力电池热管理系统2组管路(冷却液),都连接至水冷板并进行“冷交换”。经过冷却后的冷却液再被“压”入动力电池总成内部,对电芯进行高温散热。
上图为江淮iEVS4动力电池总成特写(后部)。
这由江淮华霆生产的动力电池外壳由塑料(上壳体)和铝合金(下壳体)构成,内部集成天津力神提供的21700型NCA(镍钴铝)电芯。
动力电池总成前端,设定2组高压线缆接口、2组液态管路接口(黄色箭头)和1组BMS通信线缆接口。全部管路结构,被一组塑料护板遮蔽。
上图为21700型电芯和18650型电芯形制对比特写。
蓝色箭头:18650型电芯
红色箭头:21700型电芯
“18650”一种标准性的锂电池型号,18表示直径为18mm,65表示长度为65mm,0表示为圆柱形电池。21700型电芯,也依据这一技术标定。
18650型NCA电芯,多用于特斯拉S/X电动汽车。由于特斯拉S/X电动车加速、续航、充电和安全层面的设定极为糟糕。在随后的特斯拉3上使用了改进的21700型电芯。
21700型电芯较18650型电芯单体更大,能量密度更高,意味着在相同体积的动力电池总成内部,可以用跟少的电芯数量(电极焊点),获得相同或者更长的续航里程同时安全系数更高。
上图为江淮新能源某款电动汽车21700型电芯模组技术细节特写。
排列均衡的21700型电芯,被塑料框架固定,抑制车辆行驶过程中出现的纵向、横向、水平方向的位移。
模组塑料框架间,围绕21700型电芯铺设“偏管”。“偏管”内部的冷却液与动力舱内PTC和水冷板串联的管路接通,已获得高温散热或低温预热伺服。
白色箭头:21700型电芯
红色箭头:与其他模组“偏管”关联的管路接头
绿色箭头:“偏管”内部的冷却液流向
根据车型和动力电池装在电量不同,模组的形态和模组数量也有所不同。不过为21700(18650)型电芯伺服的“偏管”式循环管路技基础技术相同。不同的是,根据电芯形式和串并联差异,“压”入“偏管”的冷却液流量、“冷交换”与“热交换”率有所不同。
上图为江淮iEVS4动力电池内部技术状态特写。
每套21700型电芯模组,都由1条检测循环管路温度传感器和1组高压线缆压力保护传感器构成。为的是,任意1套模组出现温度或短路故障,都会第一时间将信号传递给主BMS,并交由整车控制系统进行判断和操作。
这一“熔断”机制,使得江淮iEVS4整车主被动安全性能得到提升。
笔者有话说:
此次合肥试驾江淮iEVS4电动汽车,前后共行驶100余公里。对其电驱动技术状态和尤其重要的动力电池主被动安全设定,有了初步的了解。源于整车层面的动力电池热管理策略,江淮摈弃了以往电驱动循环管路试驾高压的政策,采用相对偏保守的设定。没有搭载“811高镍”电芯的车型试驾,笔者不能判定其技术安全状态。不过确定的是同时期上汽、吉利、北汽新能源,在随后车型中依旧没有适配“811高聂电芯,从根本上就忽略了电池安全一至关重要选项。
本文将在随后推出《宋楠:解析江淮iEVS4高温工况充电动力电池热管理策略》
未完待续。。。。
文/新能源情报分析网宋楠
关于汽车热管理系统的那些事汽车热管理系统是从系统集成角度出发,统筹热量与发动机及整车之间的关系,采用综合手段控制和优化热量传递的系统。其可根据行车工况和环境条件,自动调节冷却强度以保证被冷却对象工作在最佳温度范围,从而优化整车的环保性能和节能效果,同时改善汽车运行安全性和驾驶舒适性等。
汽车热管理系统主要用于冷却和温度控制,如对发动机、机油、润滑油、增压空气、燃料、电子装置以及排气再循环(EGR)的冷却和对发动机舱及驾驶室的温度控制等。汽车热管理系统由多个部件和传热流体组成,部件包括换热器、风扇、冷却液泵、压缩机、节温器、传感器、执行器、冷却水套和各种管道;传热流体包括空气、冷却液、机油、润滑油、废气、燃料、制冷剂等,这些部件和流体必须协调工作以满足车辆散热和温度控制要求。
通过上述介绍,大家都知道汽车热管理技术主要应用在汽车上,下边详细介绍一下具体应用在哪种类型的汽车上:
1、燃油汽车
燃油汽车的热管理系统由进气中冷回路、发动机冷却回路、空调系统回路及暖风芯体回路构成,回路与位于汽车前端的散热器相连,释放多余热量以维持回路正常运行温度。传统汽车以发动机为核心驱动,受到发动机属性的影响,汽车系统中超30%的热量需要由发动机冷却回路释放,避免发动机在高负荷运转状态下过热。发动机冷却回路包括冷却管、水箱、水泵、散热器等结构,利用冷却水完成热量传输与循环,稳定发动机运行温度在90℃上下。
2、电动汽车
电动汽车以电机取代发动机,其热管理系统由电机回路、电池回路、空调系统回路及暖风芯体回路构成。电动汽车的冷却回路与燃油汽车相似,但其工作目的及工作条件存在差异。例如,电机回路的合理运行温度不应超过80℃,而电池回路的合理运行温度应在20~35℃。通常情况下,空调系统回路负责汽车内部制冷,但也可对电池回路进行冷却。发动机被取代后,寒冷天气无法获取发动机余热进行供暖,而采用暖风芯体回路的正温度系数热敏电阻(PTC)将电能转化为热能。
目前大部分汽车热管理系统为开环控制,没有压力、流量、温度传感器对具体工作状况进行实时反馈,无法有效管理系统根据实际工作状态进行实时控制。在汽车运行中,由于驱动电机和控制器产生的热量没有得到充分利用,不但造成能量浪费,而且不利于节能环保。
汽车热管理技术的合理化应用可提高汽车整车能源利用效率,带来更优的节能环保性能,并帮助汽车使用者降低经济成本。随着科技的发展,汽车热管理系统一定会带给我们更多的惊喜。
本文由石家庄藁城区兴安镇中学高级教师崔会欣进行科学性把关。
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