本文為新能源情報分析網原創稿件,獨家披露前途K50超級電動跑車,高溫工況全負載行駛後,快速充電時動力電池熱管理策略(高溫散熱)。
2010年,前途汽車開始對18650型電芯及電池總成進行了早期的研發探索。
2011年,前途汽車放棄方形鋁殼電池裝車測試。
2010-2013年,前途汽車與薩博(北美)展開合作,對薩博93進行技術研發和整車測試。
2013年,前途汽車展開基於軟包電芯為基礎的動力電池總成及控制策略的研發。
2014年,適配標準電池箱技術的K50原型車參加北京國際車展。
2015年,前途汽車自行研發和製造的標準電池箱體試驗成功。
2015年之後,更完善的標準尺寸電池箱體,完全應用到前途K50超級電動汽車並透過檢測。
2016年,前途汽車在北京分公司開始小批次試生產K50超級電動汽車。在接受了一些實驗任務後,繼續用於內部測試。
2017年,華特電池工廠,作為前途汽車唯一的動力電池系統提供者。
2017年12月,以華特電池工廠的自動化生產線為基礎,第一個標準電池箱下線。所有產品供應給前途K50超級電動汽車。
2018年8月,前途K50超級電動跑車正式上市,搭載的前後非同步感應電機最大輸出功率280千瓦,最大輸出扭矩580牛米;在Boost模式下前後永磁非同步驅動電機最大輸出功率提升至320千瓦、最大輸出扭矩680牛米,百公里加速時間不到4.6秒,最高時速200公里/小時。
1、前途K50高溫工況充電動力電池熱管理系統評測準備工作:
在2019年6月早些時候,北京的室外溫度處於25-29攝氏度。準備測試快充模式的前途K50動力電池熱管理策略時,必須要讓其搭載的有標準電池箱體構成的動力電池總成內部電芯溫度超過其設定的閾值(溫度點),才可啟用熱管理系統進行高溫散熱伺服。而這前期準備工作,就是在室外27攝氏度環境下,快速提升前途K50電池總成內部溫度。
6月15日上午10:34分,室外溫度為25攝氏度(黃色箭頭),測試用前途K50動力電池SCO值為74%(紅色箭頭),“怠速”執行5分鐘後並調節至SPORT模式。
與此同時駕駛艙空調製冷模式啟動,溫度設定在最低點(LOW),出風量為2擋。
從東6環(順義外環)至京平高速出京方方向,全負載行駛(SPORT模式,並反覆啟用BOOST模式)。
從2014年,筆者開始關注前途K50超級電動跑車不同時期的不同技術狀態(在過去的多次車展中以“長城華冠”ID參展)。筆者在2016年7月,駕駛前途K50的準量產車,進行場地試駕;2019年5月,筆者駕駛前途K50量產車,進行都市路況、長途高速路況的深度試駕。
前途K50留給筆者最深刻的印象就是一個字“硬”!全鋁合金車身架構、碳纖維覆蓋件,輕量化的同時,F1賽車類雙A型擺臂,降低車身高度同時,將不同路況反饋的路感,毫無過濾的傳遞至駕駛艙。
SPORT擋、車速100公里/小時、駕駛艙空調製冷模式全開,室外溫度30攝氏度工況,在京平高速行駛40公里(京平高速),為的是讓前途K50動力電池熱管理系統的高溫散熱模式啟用。
1、前途K50高溫工況充電動力電池熱管理策略:
在京平高速出京方向服務區充電站,為前途K50進行快充。
在充電之前,室外溫度32.2攝氏度,前途K50前部動力艙罩溫度則達到61攝氏度。
上圖為前途K50的前部動力艙各分系統細節特寫(拆除掉防塵罩)。
紅色箭頭:“3合1”電驅動總成的電機控制模組
黃色箭頭:PTC模組(制熱)
白色箭頭:“隱藏”下端的水冷板模組(製冷)
上圖為前途K50前部動力艙下端的PTC模組(制熱)、水冷板(製冷)、電子水泵(黃色箭頭)、電動壓縮機以及相關管路細節特寫。
2010年-2013年,前途用3年時間首先捨去18650型電芯和方形電芯,選擇軟包電芯及標準電池組。並在隨後的2014年,設定了前途K50超級電動跑車的諸多技術細節整車架構。
為了讓軟包電芯處於更舒適且安全的使用工況,標準電池箱體採用複合材料,並具備一定扭曲和拉伸的形變能力。並且,為標準電池箱體設定了完善的熱管理策略,即高溫散熱系統(水冷板模組)和低溫預熱系統(PTC模組)串聯在一個迴圈管路。
上圖為早期的前途K50車身中後部設定的由標準電池箱體和熱管理系統構成的電池總成技術狀態特寫。
橘色的管路為高壓線纜、紅色的管路為PTC模組串聯的低溫預熱管路、藍色的管路為水冷板模組串聯的高溫散熱管路。前途K50整車搭載的標準電池箱體,全部擱置在鋁合金車身平臺之上。與特斯拉S/X/3電動車,將18650型或21700型電芯及模組,“封閉”在車身焊接最底部。
上圖為前途K50中後部電驅動系統特寫(防塵罩被拆除)。
藍色箭頭:PDU總成
紅色箭頭:保險盒
綠色箭頭:後驅動電機控制模組
黃色箭頭:裝配在量產車的新狀態標準電池箱體
白色箭頭:動力電池熱管路系統迴圈管路補液壺(高溫散熱與低溫預熱管路串聯)
紫色箭頭:前後“3合1”電驅動總成、PDU和OBC等高壓用電系統共用的高溫散熱迴圈管路補液壺
上圖為前途K50中後部動力艙內各分系統熱成像訊號特寫。
後置“3合1”電驅動總成的驅動電機模組外殼體溫度為46.6攝氏度(最高點);將中後部動力艙與駕駛艙分割的隔板溫度最低為28.8攝氏度;動力電池熱管理系統迴圈管路補液壺和電驅動系統迴圈管路補液壺的溫度約在30-35攝氏度範圍。
從SOC64%充電,起始電流(充電29秒時)118.7安。
SOC64%、充電25秒,前途K50適配的軟包電芯溫度為29攝氏度。
在電芯溫度從29攝氏度升至30攝氏度,前途K50動力電池迴圈管路補液壺溫度保持在32攝氏度(紅色箭頭),內部冷卻液在電子水泵“施壓”下始終進行迴圈。
充電至2分21秒、SOC66%,電芯溫度仍然保持在30攝氏度。
此時,前途K50的動力電池熱管理系統迴圈管路處於迴圈狀態,但是溫度並未進行明顯降低,溫度在32-33攝氏度徘徊。
紅色箭頭:補液壺內高位水管“泵出”冷卻液至低位水管
充電至10分58秒、SOC74%、充電電流119安(未顯示)、電芯溫度保持在31攝氏度。
上圖為筆者從前途K50中後部動力艙(駕駛員一側)拍攝,動力電池熱管路迴圈管路補液壺和電驅動系統迴圈管路補液壺狀態特寫。
低位的動力電池熱管理系統迴圈管路補液壺內冷卻液呈散熱伺服狀態;
高位的電驅動系統迴圈管路補液壺內冷卻液呈停滯狀態;
動力電池熱管理系統迴圈管路內冷卻液進行“冷交換”,將電芯在充電過程中產生的熱量帶出;串聯在電驅動迴圈管路中的OBC,在進行快速充電過程中,產生的熱量並未超過預設“閾值”,而啟用散熱系統。
充電至23分、SOC86%、充電電流降至65安、電芯溫度升至33攝氏度。
上圖為熱成像儀拍攝到前途K50動力電池熱管理系統迴圈管路補液壺及管路溫度變化狀態。
環境溫度(中後部動力艙)最高點溫度為43.3攝氏度;最低點(PDU)溫度28.9攝氏度;動力電池熱管理系統迴圈管路補液壺溫度為31.2攝氏度。
筆者駕駛前途K50,以SPORT模式+駕駛艙空調製冷(LOW)模式全負載行駛後進行快速充電測試,動力電池熱管理管路在電子水泵作用下冷卻液進行迴圈。但是,電芯溫度從29攝氏度提升至33攝氏度,並且充電電流從118安降至65安全過程中,前途K50動力電池熱管理系統並未啟用高溫散熱模式。
換句話說,在室外溫度30攝氏度、電芯溫度33攝氏度時,前途K50動力電池熱管理系統僅進行自然迴圈散熱伺服,而沒有啟用水冷板模組,進行高溫散熱伺服。
筆者有話說:
在過去2個月,筆者完成了對前途K50超級電動跑車進行了車身輕量化、電驅動系統、軟包電芯和標準電池箱體、動力電池熱管理策略的一系列密集評測。
留給筆者印象最深刻的恐怕就是標準電池箱體和動力電池總成熱管理策略。在各種極限工況下,前途K50的動力電池總成熱管理系統,以較“溫和”的狀態執行。快速充電過程中,電芯溫度升至33攝氏度都沒有啟用高溫散熱系統,僅開啟自然散熱模式,就可以應對電芯溫度的波動,並將整套電池系統掌控在溫度適宜的範圍。
對於效能為牽引的超級電動跑車,前途K50從電芯選擇、電驅動技術整合以及車型平臺和輕量化層面,進行卓越的整合與平衡。這一技術表現,也將出現在即將上市的前途K20及其他型號的電動汽車上。
文/新能源情報分析網宋楠