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研判奇瑞蚂蚁电动SUV动力电池热管理“控温”+“控流”技术状态

睿哲 2021-05-20 13:34:28

继A00级小蚂蚁之后,奇瑞新能源推出的蚂蚁电动SUV同样采用后置动力、后轮驱动和全铝车身设定(同时提供四驱版)。蚂蚁电动SUV长高宽为4630x1910x1655mm、轴距2830mm,后驱版整车自重1.76吨,动力电池装载电量70.1度电,NEDC续航里程510公里。


本文将重点研读和判定,基于LSF全铝车身平台打造的蚂蚁电动SUV最具特色的技术点、这套被厂家有意“忽略”的控制动力电池循环管路内部冷却液温度和流量的“控温”与“控流”一体化热管理技术解决方案。


研判奇瑞蚂蚁电动SUV动力电池热管理“控温”+“控流”技术状态


在此前撰写的《深度:研判奇瑞蚂蚁全铝车身平台和动力电池多重液态热管理技术》一文中指出,奇瑞蚂蚁电动SUV的前机盖、前翼子板(红色箭头所指)、前保险杠、后侧围(黄色箭头所指)、后尾门(绿色箭头所指)、两侧的充电口盖板和后保险杠(蓝色箭头所指),全部采用复合材料作为覆盖件用于减重。


对于电动汽车而言,全车减重直接降低了百公里综合电耗、间接的提升了续航里程。然而,大幅度使用铝合金材质作为车身架构,会打破成本的攀升、百公里电耗的降低及续航里程的提升确定的综合性能平衡。


但是整个新能源行业的发展始终不断的寻求降低能耗的技术突破口,最终奇瑞新能源在持续引入铝材质+复合材料构成的车身轻量化同时,提出以安全为牵引的基于整车层面一体化热管理架构下的动力电池“控温”和“控流”低能耗解决方案。


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由于采用后置动力、后轮驱动的技术设定,蚂蚁电动SUV的前置动力舱预设了一组储物箱。拆除前置储物箱后,裸露出制动系统、电驱动高温散热循环管路和动力电池热管理系统。


需要注意的是(1),前置动力舱清晰可见的是全铝材质的车身焊接防火墙、轮室罩焊接以及两前纵梁。


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上图为蚂蚁电动SUV的制动系统特写。


绿色箭头:电动真空阀体


黄色箭头:电动制动总泵


红色箭头:ABS/EPS阀体


传统汽车的制动系统由发动机曲轴输出的扭矩,经过皮带传递制动总泵带带空助力总成,以保证连续制动时仍然具备足够的真空助力。


早期的电动汽车的制动系统由电动制动总泵、电动真空阀和储气瓶组成。这种“油改电”而来的制动技术出现在2014-2017年量产的车型上。


主流的电动汽车的制动系统,多为博世、ZF、曼都(现代-起亚)以及爱信等零部件厂商制造的1代iBooster(ABS阀体和电液一体化制动总泵单独设定)、2代iBooster(ABS阀体和电动制动总泵一体化总成)以及IPB(ABS阀体和电动制动总泵一体化总成并具备纵向力矩控制能力)系统。


蚂蚁电动SUV适配的电动制动总泵(IBS电动助力器建压单元总成)由浙江亚太机电提供,并集成由尼德科制造的执行机构;电动真空阀体和储气罐(IBS电动助力器带主缸和罐总成)由浙江亚太机电提供。


蚂蚁电动SUV没有适配占有率最大的博世iBooster系统,而是选择浙江亚太机电提供的电动化制动系统解决方案,起码不会出现特斯拉Model 3频繁失控的安全事故。


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上图为蚂蚁电动SUV前置动力舱副驾驶员一侧电驱动系统循环管路,动力电池热管理控制系统循环管路技术状态特写。


红色箭头:电动空调压缩机


黄色箭头:电驱动系统循环管路补液壶


蓝色箭头:动力电池热管理循环管路补液壶


白色箭头:动力电池热管理系统水冷板控制模组(用于高温散热)


绿色箭头:由4组控制冷却液流量电磁阀体构成的“控温”和“控流”总成


需要注意的是(2),国内市场在售的电动汽车,几乎都配置了完整的基于冷却液作为传导介质的动力电池热管理控制系统。在用于动力电池高温散热和低温预热的循环管路中,串联了一组低功率的PTC控制模组(用于低温预热),一组水冷板控制模组(用于高温散热)和必要的电子水泵与“3通”或“4通”阀体进行效率提升。


但是在蚂蚁电动SUV的动力电池热管理控制系统中,只串联了1组水冷板控制模组,而没有配置PTC控制模组,由4组控制冷却液流量的“2通”电磁阀体和1组可变流量的电子水泵组成。


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位于前置动力舱设定了2组补液壶,近乎楔形的串联在后置“3合1”电驱动和“3合1”高压用电系统总成的高温散热管路;圆柱形的串联在动力电池热系统管理循环管路。


需要注意的是(3),在凉车未启动状态、热车未充电状态、热车充电状态(又细分为大功率直流快充和小功率直流或交流慢充),动力电池热管理系统循环管路内的4组“2通”电磁阀体的开闭组合,将会改变补液壶内冷却液液面高度。


为了更好的研读和判定蚂蚁电动SUV的动力电池“控温”和“控流”技术和策略,将整车举升后完全拆除前悬架下护板,即裸露出4+1条冷却管路。


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鉴于奇瑞新能源没有发布太多蚂蚁电动SUV使用的动力电池热管理控制技术的官方信息,根据实际状态比对,4组等间距管路对应4组“2通”电磁阀体并被1组电子水泵伺服。这4组等间距管路疑似提供设定在4种范围内的温度和流量冷却液,用于对动力电池进行精准的高温散热和低温预热伺服。


黄色箭头、蓝色箭头、绿色箭头和白色箭头所指的4条等间距管路,用于向动力电池单独输送预设温度和流量的冷却液;红色箭头所指的大间距管路疑似为回流管路。另外,在动力电池壳体内部,应该设定1组“4通”阀体,用于承接4条管路输送的冷却液。


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两驱版和四驱版蚂蚁电动SUV的“3合1”高压用电系统后置与车身焊接后地板下端,使得前副车架的载荷较其他品牌前驱车型有所降低。后轮/四轮驱动的设定与前桥轴荷的减少,换来的是钢材质H型前副车架+全铝材质转向节+全铝材质下A型摆臂带来的进一步轻量化。


如上图所示,后驱版蚂蚁电动SUV的钢材质H型前副车架完全没有“承载”其他分系统。1组用于“3合1”电驱动和“3合1”电控系统高温散热电子水泵(红色箭头所指)和相关循环管路(蓝色箭头所指)、1组用于动力电池热管理循环系统4+1管路的电子水泵(黄色箭头所指)和4组“2通”电子阀体(绿色箭头所指)及相关管路,都被设定在车身焊接前纵梁(副驾驶员一侧)。


需要注意的是(4),蚂蚁电动SUV动力电池热管理循环管路中,只串联了用于高温散热的水冷板控制模组,而没有设定用于低温预热的低功率PTC控制模组。


研判奇瑞蚂蚁电动SUV动力电池热管理“控温”+“控流”技术状态


从13点20分开始,用国家电网60千瓦直流充电桩对蚂蚁电动SUV进行充电测试,地表温度最高达到34摄氏度,车辆表面最高温度约为44.7摄氏度。


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充电1分21秒后,344伏电压平台的动力电池SOC值为7%、电芯单体最高温度为27摄氏度、需求电流为227.3安、实际充电电流为150安。


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虽然充电电流提升至150安,但是基于350伏电压平台动力电池系统,并没有达到动力电池热管理控制系统的高温散热功能激活的阈值(温度)。此时动力电池热管理系统的补液壶温度处于26-28摄氏度范围,不过冷却液的液面(蓝色箭头所指)却大幅低于良车未启动的状态。


4组输入动力电池的冷却液管路中,部分“2通”电磁阀体开启运行,在不依赖来自电动空调压缩机输出的“冷量”,只通过控制冷却液流量即可达到电芯温度处于预设范围的技术设定。


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充电15分:18秒后,344伏电压平台的动力电池SOC值为25%、电芯单体最高温度为29摄氏度、需求电流为227.3安、实际充电电流为150安,整车充电功率约为50千瓦左右。


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通过热成像仪监测动力舱内各分系统表面温度变化,动力电池热管理循环管路补液壶仅在液面高度有所波动、电动空调压缩机没有启动、关联的水冷板控制模组温度没有变化(降低)。显然,奇瑞蚂蚁电动SUV的动力电池热管理控制系统没有开启高温散热功能。换句话说,在充电电流150安、充电功率50千瓦左右,奇瑞蚂蚁电动SUV的动力电池系统内部电芯处于舒适范围。


笔者有话说:


受外部气候和充电桩功率限制,没能对奇瑞蚂蚁电动SUV动力电池热管理控制“控温”技术评测,只感受到不同工况的“控流”技术差异。


通过4组“2通”电磁阀体的多种开闭组合,控制冷却液进入动力电池的流量,已获得在不同工况不同环境行车模式电芯温度的均衡,避免频繁开启源自电动空调压缩机输出“冷量”而产生电耗损失(夏季)。


意外的是,蚂蚁电动SUV完全取消了用于驾驶舱制暖的高功率PTC控制模组,用于动力电池低温预热的低功率PTC控制模组,并且电动空调压缩机采用非热泵技术。由此可判定,蚂蚁电动SUV要想达到驾驶舱制暖效果,采用的电加热PTC(非加热冷却液PTC)技术;动力电池低温预热功能的达成,源自电驱动和电控循环管路内高温冷却液的余热。


奇瑞新能源为蚂蚁电动SUV由4组“2通”电磁阀体构成的动力电池“控温”+“控流”技术,相对2021年上海车展先后亮相的华为一体化热管理技术、比亚迪e平台3.0一体化热管理技术,就是寻求对冷却液温度和流量的精准控制。


通过研读和判定奇瑞蚂蚁电动SUV动力电池热“控温”+“控流”+取消全部高能耗的PTC控制模组技术状态,实质上是整车一体化热管理控制策略的初级技术状态,在夏季高温环境整车安全性得到保障;在冬季低温环境续航里程衰减有所抑制。

来源:换个角度看车市

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

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