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宋楠:研判广汽新能源AION S电驱动技术及热管理策略

列宁格勒保卫者 2019-06-12 17:02:38
宋楠:研判广汽新能源AION S电驱动技术及热管理策略

扣除补贴后售价13.98-20.58万元的AION S电动汽车,基于广汽新能源第二代GEP车型平台而来。整车长宽高4768x1890x1530mm,轴距2750mm。广汽新能源AION S电动汽车,搭载1台最大输出功率135千瓦、最大输出扭矩300牛米“3合1”驱动电机(总成);NEDC工况续航里程510公里的车型,搭载宁德时代提供“811高镍”NCM动力电池总成(能量密度170Wh/kg)。

宋楠:研判广汽新能源AION S电驱动技术及热管理策略

备注:本文仅对广汽新能源AION S电动汽车的电驱动技术及动力电池热管理策略,“811高镍”NCM动力电池总成的性能加持与安全性平衡,综合研判。

1、广汽新能源AION S电驱动技术状态:

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上图为广汽新能源AION S前部动力舱各分系统细节特写。

红色箭头:杭州富电提供的OBC

蓝色箭头:安波福中央电器提供的PDU

白色箭头:与PTC模块(制热)串联的驾驶舱空调制热模式,和动力电池低温预热提供循环伺服循环管路补液壶(140kPa)

绿色箭头:与水冷板模块(制冷)串联的动力电池高温散热系统循环管路补液壶(35kPa)

紫色箭头:“3合1”电驱动总成和OBC高温散热循环管路补液壶(35kPa)

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上图为广汽新能源AION S适配的2组35kPa(低压)压力循环管路补液壶。这2组低压补液壶,针对动力电池高温散热循环伺服;电驱动系统自然散热循环伺服。

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上图为广汽AION S电动汽车动力电池低温预热循和驾驶舱空调制热循环管路补补液壶特写。这组高温管路内部施加了极为少见的140kPa高压,与2019年量产同级别的比亚迪秦Pro EV、吉利几何A和北汽新能源EU5 R550,适配的低温预热系统通常施加的不超过50kPa低压设定完全不同。

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上图为广汽新能源AION S电驱动系统技术特写。

在“3合1”电驱动系统总成智商,通过钢架设定了1组OBC和1组PDU分系统。OBC为液冷散热,安波福中央电器提供的PDU疑似集成了DCDC(同为高压用电系统),似乎仅采用风冷散热(并未设定并入电驱动散热循环管路)

在“3合1”电驱动总成与防火墙之间,设定了1组水冷板模块,用于为动力电池总成高温散热伺服(空调的冷量,通过水冷板进行“热交换”至动力电池高温散热管路)。

在OBC模块下端,设定了1组PTC模块,用于驾驶舱空调制热和动力电池低温预热伺服(被PTC加热的冷却液,通过“3通”阀体,或进入驾驶舱暖风机、或进入动力电池总成内部,或形成1个大循环为驾驶舱空调制热和动力电池低温预热系统伺服)。

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上图是广汽新能源GES(530)电动汽车动力舱分系统细节特写。

黄色箭头:PTC模块(制热)

广汽新能源AION S和GES系列电动汽车,适配相同的PTC模块(制热),一定程度有助于降低成本,保持技术成熟度。

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在广汽新能源AION S上市时,北京诸多4S店销售代表,反复提及集成的“3合1”电驱动系统,是整车极为重要的技术亮点之一。而这套由日本电产(Nidec)“3合1”驱动电机总成。这种将去电机控制器、驱动电机和单级减速器集成的设定,最大化的降低自重。由直连设定替代高压线缆接驳(驱动电机控制器与驱动电机),抑制全负载工况散发的热量。

杭州富电科技提供的充电机,也是诸多除比亚迪之外本土品牌电动汽车充电机优质供应商。可是,采用风冷散热的安波福中央电器提供PDU(疑似集成DCDC)技术状态,与“3合1”电驱动系统总成技术状态成反比。

备注:安波福中央电器,实际就是上海德尔福现用名。

日本电产驱动电机系统、德尔福的PDU疑似集成DCDC分系统(风冷散热)、杭州富电提供的OBC,再加上宁德时代提供的“811高镍”NCM动力电池总成,构成了广汽新能源AION S最重要的电驱动、控制以及动力电池分系统。

2、广汽新能源动力电池热管理策略:

在室外温度接近30摄氏度,笔者对广汽新能源AION S电动汽车,进行短暂的驾驶舱空调制冷模式热管理策略评测。

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上图为广汽AION S电动汽车组合仪表特写。

全车5座位独立安全带提醒功能独具特色,不过座位搁置一些重物,也会导致警报激活。

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“怠速”状态原地热车5分钟,并将驾驶舱空调制冷模式调节至最低温度、2挡出风量。

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仪表台驾驶员一侧出风口温度降低至16.9摄氏度。

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在烈日暴晒、驾驶舱空调制冷模式双重作用下,广汽新能源AION S前风挡玻璃温度温度高达55摄氏度。车身外观件温度甚至超过60.3摄氏度,而动力舱内部最低温度也超过32.6摄氏度。

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在电动空调压缩机开启后,驾驶舱温度顺势降低,动力电池高温散热系统(循环管路)并未介入。比对其他品牌同类型电动汽车热管理系统,在电动压缩机开启并激活动力电池高温散热系统时,补液壶内冷却液温度将会降至19-23摄氏度。广汽新能源AION S,虽然驾驶舱空调制冷模式开启,动力电池高温散热系统未激活,表现在冷却液温度与室外温度相近的30摄氏度。

黄色箭头:动力电池高温散热循环管路补液壶外壳温度约为32摄氏度

备注:此时热成像仪检测的是最低温度

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就在广汽新能源AION S驾驶舱空调制冷系统开启同时,伺服“3合1”电驱动系统和OBC串联的散热循环管路的电子水泵开启,并进行自然散热。此时,并排设定的2组补液壶差生接近20摄氏度的温差。

黑色箭头:电驱动系统散热循环系统补液壶至OBC管路表面温度为52摄氏度

备注:此时热成像仪检测的是最高温度

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上图为广汽新能源AION S动力舱各分系统热成像图谱细节特写。

基本上可以确定的是,在驾驶舱空调制冷模式开启后,串联在1个管路的“3合1”电驱动系统和OBC模块,进行低压循环散热。风冷散热的PDU前端高压线缆接头的温度较高,甚至达到约55摄氏度,仅次于启动蓄电池顶端62.1摄氏度。位于防火墙的膨胀阀,在电动空调压缩机作用下,处于最低温度23.4摄氏度状态。

参照动力电池高温散热循环管路补液壶约32摄氏度;电驱动系统散热管路补液壶约52摄氏度,基本上可以还原出广汽新能源动力电池热管理策略。

广汽新能源官方宣称,AION S电动汽车,具备3种循环策略:

1、动力电池温度稍高,开启自燃循环散热伺服

2、动力电池温度较高,开启强制高温散热伺服

3、动力电池温度较低,开启低温预热伺服

然而,在实际测试中,广汽新能源AION S在室外温度30摄氏度工况下,开启驾驶舱空调制冷模式,动力电池高温散热系统并未激活,似乎只进行低负载状态的自然循环伺服模式。此时,从动力电池总成内部循环出来的冷却液温度达到30摄氏度,与环境温度相差无几。同时,广汽新能源AION S电驱动系统散热管路内部的冷却液温度竟然高达52摄氏度。

此前,笔者已经对北汽新能源EU5 R550、比亚迪秦Pro EV超能版、吉利几何A,等与广汽新能源AION S处于相同技术状态的3款电动汽车的动力电池热管理策略进行深度评测。

只有搭载宁德时代提供“811高镍”NCM电池总成的广汽新能源AION S的电驱动系统循环管路温度超过50摄氏度,其他车型在“怠速”工况,驾驶舱空调制冷模式开后,电驱动系统温度仍然保持在30-40摄氏度区间。

有意思的是,广汽新能源AION S的电驱动系统散热管路压力被设定在35kPa,动力电池高温散热系统和驾驶舱空调制热系统共用的循环管路压力设定为140kPa。这一做法与其他三款车型截然不同。

笔者注意到,广汽新能源AION S适配的电子水泵,疑似采用了总线控制可变流量的电子水泵。这意味着,广汽新能源AION S对伺服目标的温度控制更精准,对电量的消耗可以尽可能的小。

3、广汽新能源AION S搭载的“811高镍”NCM动力电池安全性:

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全国广汽新能源4S店在售续航里程400公里级和500公里级AION S电动汽车,全部适配宁德时代提供的“811高镍”NCM动力电池总成。

这也是全球范围第2款量产,使用“811高镍”NCM动力电池总成新能源汽车(第1款宝马X1PHEV,第2款广汽新能源AION S电动汽车)。虽然,在售的吉利几何A也有使用“811高镍”NCM动力电池高续航版车型即将在合适的时机量产,江淮iEVS4也宣称搭载比克提供的21700型“811高镍”NCM动力电池车型量产。

但是!这种高能量比的“811”类NCM电芯及动力电池总成,对不增加电池电量为前提的续航里程的提升十分显著。却也意味着,活性的提升,安全性的相对降低。这就需要动力电池厂商、整车厂商要有足够强大的整车层面和电池层面的保护手段,让电芯温度实时处于可控的范围。再加上锂离子电池最佳工作温度为15-35摄氏度的需求。广汽新能源AION S的动力电池热温度控制的更精细。

与此同时,包括电驱动系统、PDU、OBC等高压用电和低压用电系统的整合力度和兼容性也要随之提升。不能出现“一点强,多点弱”的不匹配状态。

3、广汽新能源AION S的轻量化设定:

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上图为广汽新能源AION S的动力舱内承载“3合1”电驱动系统总成的铝合金托架细节特写。

经过综合研判,笔者认为这组铝合金托架,实际上就是采用有别于传统车框型或H型副车架,重新设定的电动汽车专用全铝合金副车架。

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上图为广汽新能源AION S前悬架(驾驶员一侧)技术状态特写。

红色箭头:铝合金材质的转向节

蓝色箭头:承载电驱动系统的铝合金副车架

广汽新能源AION S采用的第二代GEP车型平台,与上一代GSE“油改电”研发策略完全不同,整车2750mm轴距,或可成为判定为正向研发车型平台一个参考。

广汽新能源AION S采用的第二代GEP车型平台,与上一代GSE“油改电”研发策略完全不同,整车2750mm轴距,或可成为判定为正向研发车型平台一个参考。前副车架、前转向节换装铝合金材质备件,有助于降低全驱动桥载荷平衡整车配比。

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备注:广汽新能源AION S的铝合金前副车架,进行了“镂空”工艺处理,保证强度同时将轻量化进行到底。

笔者有话说:

作为标准物料,广汽新能源S4店都悬挂着GSE电动汽车知名供应商列表。诸如,博世、大陆、博格华纳、麦格纳、德尔福(安波福)、法雷奥、米其林、提森克虏伯、电装及弗吉亚等全球知名供应商,都是GSE供应商。

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笔者注意到,广汽新能源GSE的电驱动、电控(整车和分系统)以及热管理分系统,全部为这些全球知名供应商提供。而广汽新能源AION S电动汽车的“3合1”电驱动系统、PDU、OBC、PTC、电动压缩机和动力电池,依旧为第三方供应。广汽新能源更多的在车型平台上花了更多功夫。

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笔者认为,首次搭载“811高镍”NCM动力电池的广汽新能源AION S,仍然由诸多供应商提供关键的“3电”系统。参照广汽新能源进4年量产的多款车型的技术状态和对高温和高寒环境适应性,AION S的需要1年或2年的终端市场考验。尤其是“811高镍”NCM动力电池的可靠性和安全性,更需要市场检验。

笔者也要质疑的是,广汽新能源是否有足够的技术储备,可以让不同核心分系统供应商很好的融合,不会出现兼容性问题。

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当然,笔者必须承认广汽新能源AION S电动汽车的内饰和配置极具竞争力。

文/新能源情报分析网宋楠

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