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宋楠:唐EV四驱版使用手册之慢充工况动力电池热管理策略篇(5)


本文为新能源情报分析网独家撰写原创发布,比亚迪唐EV四驱版使用手册系列稿件第2篇。通过从北京至位于辽宁兴城的永宁蓟辽督师府(往返840公里)评测,全向展现并深度解析比亚迪唐EV四驱版的“e平台”电驱动技术、整车轻量化、智能电四驱、不同模式下的充放电表现、动力电池热管理策略以及特斯拉 model X、蔚来ES6等四驱电动车型的横向对比。在《宋楠的唐EV四驱版使用手册之“e平台”技术解析(2)》一文中,提到唐EV适配的“e平台”技术解决方案的动力电池热管理策略,在宋EV系列和秦EV系列车型基础上,将原本2套热管理系统(高温散热和低温预热各1套循环管路)合并为1套热管理系统(高温散热与低温预热管路合二为一)。在环境温度超过65.5摄氏度的夏季,笔者将特别解析适配“e平台”技术解决方案的唐EV四驱版“飞线”慢充时的动力电池热管理策略。在“北上广深”等人口密度极高、对燃油车限制的1线城市,购“不限行和不限购”电动汽车,成为最简单快捷的出行解决方案。但是,太多太多电动汽车车主,因为没有固定车位不能安装家用充电桩,而只能使用“飞线”式慢充。备注 1:后问题及的OBC为慢充充电机、DCDC为电压转换模块、PDU为电子电量分配模块1、220伏家用电“飞线”慢充具备相当使用占比:截止2019年8月,笔者已经用“飞线”模式为多个品牌,30余款电动汽车和插电式混动汽车进行慢充。由于租用的固定停车位不具备安装家用充电桩(7千瓦慢充),而无奈的采用这种几乎所有厂家都不建议的经常性“飞线”慢充。

但是,在北京这座对传统燃油车“限行限购”的1线城市,几乎超过70%,甚至接近80%比例的已购电动汽车车主,没有固定车位不能安装家用充电桩,多以公共快充桩为日常充电主要手段。又有相当大占比的车主(远郊区县及部分底层楼宇)采用“飞线”慢充。

在使用“飞线”慢充时,要根据使用环境的复杂性,做好线缆长度、直径、绝缘的防护措施。理论上,充电功率在3.3千瓦,线缆直径为2.5平方毫米;充电功率在7千瓦、线缆直径为4平方毫米;不建议线缆总长度超过10米。上图为,唐EV四驱版位于副驾驶员一侧的车身后侧围上的慢充接口(护板打开状态)。蓝色箭头:传输电量的接头黄色箭头:固定在车身端的插座接口护圈红色箭头:充电接口护板内置的密封圈2、比亚迪唐EV四驱版慢充策略:在此前笔者撰写的多篇稿件中指出,e1、元EV535、秦Pro EV、宋Pro EV和唐EV,都属于基于比亚迪“e平台”技术解决方案的全新车型。无论从整车定位、驱动设定,还是设计与配置,唐EV四驱版(与唐DM),都堪称比亚迪制造最高技术水准的民用车典范。尤其核心技术应用层面,唐EV四驱版适配2套180千瓦级“3合1”电驱动系统,1套带60千瓦升压DCDC功能的“3合1”高压用电系统总成。其中,这套高配“3合1”高压用电系统总成,截至目前至适配在唐EV四驱版(含两驱版)以及秦Pro EV超能版。所有基于“e平台”技术解决方案的比亚迪电动汽车中,DCDC和PDU进行整合的同时,也将OBC进行集成,最终形成“3合1”高压用电系统总成。在慢充过程中,外界输入电量通过“3合1”高压用电系统总成的OBC,经过逆变存储至动力电池。这一慢充流程,同样适用所有电动汽车和插电式混合动力汽车。然而,除比亚迪之外的其他品牌制造的电动汽车(北汽新能源适配EMD3.0“全合1”电驱动技术车型除外),几乎都将OBC单独设定,没有与DCDC和PDU等高压用电系统进行整合!上图为归属"造车新势力”的威马EX5电动汽车电驱动系统结构简图。红色箭头为单独设定第三方供应的OBC。

上图为归为传统车厂的长城欧拉R1与比亚迪e1前部动力舱各分系统细节特写。

长城欧拉R1的OBC由杭州富特提供(左侧图片黄色箭头);比亚迪e1基于“e平台”技术解决方案,即便售价5万元起,OBC才被集成在“3合1”高压用电系统总成(右侧图片绿色箭头)。OBC作为标准通用的高压用电分系统,主机厂可以向第三方供应商采购,有利于降低自行研发周期和风险,这也是长安新能源、上汽新能源、吉利新能源、所有造车新势力的通用做法。上图为2019年参加中国汽车拉力锦标赛的比亚迪秦Pro DM赛车后置的最新技术状态的OBC特写。然而,在此前“e平台”技术解决方案装车应用之前,e5、秦EV等上一代电动汽车上适配比亚迪自行研发和量产的第1代集成式OBC。在更早量产的e6电动汽车、以及秦系列、宋系列和唐系列插电式混动汽车上,仍然装配单独设定的OBC。随着适用车型技术设定的提升,比亚迪不断提升单独设定的OBC和集成式OBC的参数水平,并持续降低整体尺寸和散热功耗。最重要的是,自行研发、量产并适配不同车型的OBC,可以在兼容性与集成度上超越向第三方采购的综合效能。在“e平台”技术解决方案中,集成在“3合1”高压用电系统总成中的OBC,无论是否处于充电状态,只要车辆启动,都享受单独设定的高温散热伺服。如果在极限高温工况(诸如地表温度超过80摄氏度的吐鲁番)进行慢充,电芯温度超过激活动力电池热管理系统的预设阈值(35摄氏度),高温散热功能即刻开启。3、唐EV四驱版“飞线”慢充实际表现:上图为比亚迪唐EV四驱版前部动力舱各分系统细节特写。蓝色箭头:高配带60千瓦升压功能的“3合1”高压用电系统总成红色箭头:“3合1”电驱动系统+“3合1”高压用电系统总成共用的高温散热循环管路补液壶黄色箭头:动力电池总成液态热管理系统循环管路补液壶(高温散热+低温预热)只要将慢充线缆接驳完毕,唐EV四驱版即进入慢充状态。目前比亚迪在售全部电动汽车,随车配送的充电线缆功率为1.5千瓦、随车配送的家用充电盒功率为7千瓦,支持预约充电功能。

在环境温度超过65摄氏度的午后12点慢充至13点。“3合1”电驱动系统+“3合1”高压用电系统总成共用的高温散热循环管路补液壶(红色箭头)表面温度几乎都保持在39-40摄氏度。这意味着“3合1”高压用电系统总成内部的OBC,开始运行并进行高温散热伺服。

比亚迪唐EV四驱版“飞线”慢充1小时后,动力电池热管理系统循环管路补液壶(黄色箭头)表面温度约为36.4摄氏度。文中提及的最高环境温度65.5摄氏度,指的是暴晒3小时候,被阳光直射的前机盖温度。地表温度处于38-42摄氏度。“飞线”慢充1小时,充电功率1.5千瓦,动力电池热管理系统的高温散热功能并未开启。用热成像仪对唐EV四驱版关联的水冷板模块(高温散热)、空调压缩机、空调膨胀阀及管路检测,温度都处在34-37摄氏度。这意味着,整车空调系统及动力电池热管理系统全部没有开启且保持与室外温度相同状态。备注 2:动力电池热管理系统高温散热功能介绍:水冷板模块(制冷)用于动力电池高温散热伺服冷却液被电子水泵“压”入水冷板模块,与此同时电动空调压缩机开启运行,“冷量”经过R134A(制冷剂)传输至水冷板模块。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伺服。在整个“飞线”慢充过程中,比亚迪唐EV四驱版散热器风扇始终保持较低转速运行(明显低于驾驶舱开始空调制冷模式的转速),用于“3合1”电驱动系统+“3合1”高压用电系统总成共用的散热伺服。上图为比亚迪唐EV四驱版适配的散热风扇总成的配件铭牌信息特写。向第三方(博世)采购发动机冷却风扇总成,似乎可以与唐燃油版通用且互换。当然,唐燃油版只适配1台最大输出功率151千瓦的2.0T汽油机,散热组件仅需要对其进行散热伺服(也具备冷凝器)。相对唐EV而言,唐燃油版的散热需求明显降低。用高标准的散热器风扇,互换至低需求的平台,完全可以兼容。现在,比亚迪不再坚持除玻璃、轮胎之外全部配件“垂直”研发和生产的模式。诸如汽油机用的进气压力传感器、通用化的座椅、灯具、保险片以及散热风扇等分系统,大规模向第三方采购。唯独,燃油车的动力总成与控制系统(电脑)、DCT以及整车控制系统;新能源车全部核心系统与控制系统,比亚迪坚持自行研发和量产。在“飞线”慢充全过程,笔者特别注意充电线缆及充电枪温度的变化。唐EV四驱版采用“飞线”慢充,充电功率被限定在1.5千瓦,充电枪及线缆温度保持在30-32摄氏度范围。笔者有话说:对于电动汽车而言,续航里程、充电兼容性和放电可靠性,都是重要的衡量参数。就在最简单也是较为常用的220伏家用电“飞线”慢充使用环境下,也凸显了比亚迪“技术为王”的企业调性。在笔者看来,就是一款可以批量外购的OBC,比亚迪始终坚持自行研发和量产。随着比亚迪制造的电动汽车性能的提升,也延伸出适配电动汽车1种分散式布局技术状态、2种集成式技术状态的OBC。这一做法最终目的就是要让比亚迪系电动汽车用起来更安全、更可靠。后续笔者将会对比亚迪唐EV四驱版快充工况动力电池热管理策略深度解析。文/新能源情报分析网宋楠

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