2020年4月22日,續航里程由北汽與麥格納聯合制造的ARCFOX αT電動SUV上市。新能源情報分析網在室外溫度17攝氏度,對NEDC續航里程653三元鋰動力電池裝載電量93.6度電(軟包電芯)、前置1臺最大輸出功率160千瓦(最大輸出扭矩360牛米)的ARCFOX αT電動SUV的伺服大功率快充時,表現出“獨一無二”的動力電池熱管理控制策略,進行獨家的研讀和判定。
1、ARCFOX αT電動SUV電驅動技術狀態:
上圖為ARCFOX αT電動SUV動力艙內各分系統技術狀態特寫(拆卸掉防塵罩後)。
紅色箭頭:“2合1”高壓電控系統總成(EMD5.0)
白色箭頭:“3合1”電驅動系統總成
藍色箭頭:駕駛艙空調製暖系統迴圈管路補液壺
綠色箭頭:伺服“2合1”高壓電控系統和“3合1”電驅動系統的高溫散熱迴圈管路補液壺
橘色箭頭:伺服動力電池總成的帶有高溫散熱和低溫預熱功能的迴圈管路補液壺
ARCFOX αT電動SUV適配了3組迴圈管路同時,配置了在BEIJING-EU5(7)系列電動汽車搭載的EMD3.0系列“全合一”電驅動系統基礎上升級而來的PDUe500“2合1”高壓電控系統。而單獨設定的驅動電機、減速器以及電驅動控制系統,進行了“3合1”的整合。
而3套迴圈管路的設定,也幾乎完整的移植自BEIJING-EX3\EU5(R550)\EU7系列電動汽車的適配的熱管理系統。不過,針對的動力電池熱管理系統,ARCFOX αT進行了一些技術升級。
上圖為ARCFOX αT電動SUV白車身狀態,可以很清楚辨識PDUe500“2合1”高壓電控系統(紅色箭頭所指),“3合1”電驅動系統總成的電控系統(黃色箭頭所指)、驅動電機(藍色箭頭所指)和單機減速器(綠色箭頭所指)以及電動空調壓縮機固定在鋁材質框型前副車架。
相對BEIJING-EU5\7和EX3電動汽車採用的EMD3.0“全合一”電驅動總成不同,ARCFOX αT電動SUV將高壓電控與電驅動進行分割,可以更好的兼顧四驅版前後各設定1組“3合1”電驅動總成,以及僅在前置動力艙單獨設定1組“2合”高壓電控系統即可。
ARCFOX αT電動SUV的制動系統採用由博世提供,電液一體化的iBoost,不過ABS閥體(帶EPS功能)沒有進行整合。
黃色箭頭:ABS閥體
紅色箭頭:iBoost電液閥體
綠色箭頭:制動液補液壺
iBoost系統的配置,替代了真空泵體、儲存高壓氣體罐體與管路,有助於電動汽車在滿足機械制動的同時,將電量回收效率提高和“制動力”與“能量回收”結合的更線性。
上圖為ARCFOX αT前部動力艙內配置的駕駛艙空調製暖系統。
藍色箭頭:補液壺
紅色箭頭:疑似最大輸出功率5千瓦的PTC控制模組
透過大功率PTC控制模組加熱管路內的冷卻液並“泵”至駕駛艙暖風箱體,在鼓風機的作用下“吹”出熱風。由於最大輸出功率5千瓦,可以在涼車狀態,快速加熱冷卻液,並提高冬季用車舒適性。
上圖為ARCFOX αT前部動力艙內配置的動力電池熱管理系統特寫1。
紅色箭頭:補液壺
藍色箭頭:疑似最大輸出功率1.5千瓦PTC控制模組
在ARCFOX αT配置的動力電池熱管理系統迴圈管路中,不僅串聯了1組小功率PTC,還串聯了1組水冷板控制模組和多組“X通”閥體與補液壺。在動力電池內電芯溫度低於0(或-5)攝氏度,涼車啟動(包括行車)和充電(大功率直流或小功率交流)時,小功率PTC控制模組加熱冷卻液並“泵”如動力電池總成內,對軟包電芯進行“預熱”。
上圖為ARCFOX αT前部動力艙內配置的動力電池熱管理系統特寫2。
因為高負載行車或大功率直流快充導致的電芯溫度過高,與小功率PTC控制模組共用串聯在動力電池熱管理系統迴圈管路的水冷板控制模組啟用。由電動空調壓縮機送過來的“冷量”,動力電池內部(電芯)由冷卻液傳遞過來的“熱量”,在水冷板控制模組進行“冷熱”交換後,被間接冷卻後的冷卻液再“泵”如動力電池內為電芯進行高溫散熱。
2、ARCFOX αT電動SUV“獨一無二”的動力電池熱管理控制策略:
在對ARCFOX αT電動SUV的動力電池熱管理系統進行直流快充測試前,開啟動力艙空調製暖模式行駛約70公里(行車速度保持在30-80公里/小時),為的是諸多分系統的溫度處於正常狀態。由於駕駛艙空調製暖系統開啟後,源自的動力電池裝載電量的消耗較大,電芯溫度可以快速提升至15-25攝氏度範圍。
在城市快速路中行駛並激活“智慧巡航系統”,車載監控系統可以監測到ARCFOX αT電動SUV的正向與左右兩側的移動物體相對位移,並作出相應的加速或制動動作。
在由國家電網提供的60千瓦直流快充樁對ARCFOX αT電動SUV進行充電測試,透過熱成像儀進行監測並“讀取”其“獨一無二”的動力電池熱管理控制策略。
開始直流快充時,ARCFOX αT電動SUV動力電池SOC值約為59%,至60%時充電電流為110安培、需求電壓為398伏、額定電壓為339.9伏,電芯溫度為19攝氏度。
需要注意的是,測試的這臺前輪驅動的ARCFOX αT電動SUV搭載的由SK提供的軟包三元鋰電芯、裝載電量為93.6度電、電壓平臺為339伏,廠家標稱快充至80%(SOC值)用時為35分鐘,這就意味著要向獲得更高的充電功率,提高充電電流並考慮較大的發熱量對電芯的影響。
上圖為開啟駕駛艙空調製暖模式後(最高溫度),透過熱成像儀監測到大功率PTC控制模組加熱冷卻液(藍色箭頭所指)後的熱輻射值(最高溫度約為70-74攝氏度)。
作為一家地處氣候四季分明的北方電動汽車製造廠商,綜合考慮冬季和夏季行車與充電時乘員的舒適性。在進行了大量用車調研後,使得車輛可以在充電時開啟駕駛艙的空調製冷和制暖模式,當然這要額外消耗掉來自充電樁端的電量,由此增加充電週期和費用。
在直流快充並開啟駕駛艙空調製暖模式時,伺服“2合1”高壓電控與“3合1”電驅動總成的高溫散熱迴圈系統(管路)的冷卻液處於自燃散熱狀態。
紅色箭頭:補液壺內冷卻液溫度約為28-32攝氏度
白色箭頭:相對“2合1”高壓電控系統,“3合1”電驅動系統總成的驅動電機的溫度較高
當充電至62%(動力電池SOC值),ARCFOX αT電動SUV動力電池熱管理系統補液壺(冷卻液)溫度保持在22-23攝氏度(綠色箭頭所指)。
持續充電至69%(動力電池SOC值),電芯溫度升至20攝氏度時,ARCFOX αT電動SUV動力電池熱管理系統的高溫散熱功能被啟用。
透過熱成像儀監測,動力電池熱管理系統補液壺(冷卻液)溫度持續降低至5-8攝氏度左右(白色箭頭所指),從電動空調壓縮機至水冷板控制模組的硬管表面溫度降低至-8.8攝氏度(綠色箭頭所指)。
透過熱成像儀監測,動力電池熱管理系統補液壺(冷卻液)溫度持續降低至-12攝氏度左右(紅色箭頭所指)。顯然,在地表溫度接近19攝氏度(午後1點20分左右)對ARCFOX αT進行直流快充,動力電池熱管理系統的高溫散熱功能開始執行。
筆者有話說:
從2018年開始,一些國產中高階電動汽車開始為搭載能量密度更高的三元鋰電池系統配置液態熱管理系統,不僅有助於冬季充電效率的提升(週期短),更可以提升夏季高溫環境用車和充電工況的安全性(電芯溫度保持在36-37攝氏度之下)。然而普遍的國產與合資電動汽車,並未給動力電池“寫入”在20攝氏度之下的低溫環境也要在快充時進行高溫散熱的控制策略。
搭載9000餘節由松下提供21700型鎳鈷鋁三元電池系統的特斯拉Model X採取了一種較為“激進”的動力電池管理策略,在高溫環境直流快充時電芯溫度強制設定在25攝氏度。
無疑,ARCFOX αT設定的“獨一無二”的動力電池熱管理控制策略,為的是在相對400伏、500-700伏高電壓平臺較低的340伏電電壓平臺,應用更大充電功率帶來的更高熱量(電流),對軟包三元鋰電芯進行更主動的散熱以獲得更好的車輛安全性。
當然,對於室外溫度低至多少攝氏度還會啟用動力電池高溫散熱功能,對於高溫工況行車和充電時ARCFOX αT電動SUV的動力電池熱管理系統控制策略,以及電四驅系統扭矩如何在橋間分配,都將在後續測試稿件中體現。
未完待續。。。。。。
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